基板貼り合わせ装置、基板貼り合わせ方法および重ね合わせ基板
【課題】基板を支持するステージに駆動部を介して外部の振動が伝達される。
【解決手段】基板貼り合わせ装置は、複数の基板のうち第一の基板を支持する第１ステージと、第１ステージに対向して配され、複数の基板のうち第二の基板を支持する第２ステージと、少なくとも第１ステージ及び第２ステージに支持された第一の基板及び第二の基板を囲む減圧室を有する減圧ユニットと、減圧ユニットから除振され、第１ステージ及び第２ステージを支持するフレームと、第１ステージ及び第２ステージの一方に固定された可動子と、減圧ユニットに固定された固定子とを有し、第１ステージと第２ステージとを相対移動させる駆動部とを備える。
【解決手段】基板貼り合わせ装置は、複数の基板のうち第一の基板を支持する第１ステージと、第１ステージに対向して配され、複数の基板のうち第二の基板を支持する第２ステージと、少なくとも第１ステージ及び第２ステージに支持された第一の基板及び第二の基板を囲む減圧室を有する減圧ユニットと、減圧ユニットから除振され、第１ステージ及び第２ステージを支持するフレームと、第１ステージ及び第２ステージの一方に固定された可動子と、減圧ユニットに固定された固定子とを有し、第１ステージと第２ステージとを相対移動させる駆動部とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板貼り合わせ装置、基板貼り合わせ方法および重ね合わせ基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
駆動部により複数の基板の少なくとも一方を移動させて貼り合せる基板貼り合わせ装置および基板貼り合わせ方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］特開２００５−３０２８５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、駆動部により基板を駆動させる場合に、基板を支持するステージに駆動部を介して外部の振動が伝達されるといった課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様においては、複数の基板のうち第一の基板を支持する第１ステージと、前記第１ステージに対向して配され、前記複数の基板のうち第二の基板を支持する第２ステージと、少なくとも前記第１ステージ及び前記第２ステージに支持された前記第一の基板及び前記第二の基板を囲む減圧室を有する減圧ユニットと、前記減圧ユニットから除振され、前記第１ステージ及び前記第２ステージを支持するフレームと、前記第１ステージ及び前記第２ステージの一方に固定された可動子と、前記減圧ユニットに固定された固定子とを有し、前記第１ステージと前記第２ステージとを相対移動させる駆動部とを備える基板貼り合わせ装置を提供する。
【０００５】
本発明の第２の態様においては、減圧ユニットの減圧室から除振されたフレームに保持された第１ステージが、複数の基板のうち第一の基板を支持する段階と、前記フレームに保持されるとともに、前記第１ステージに対向して配された第２ステージが、前記複数の基板のうち第二の基板を支持する段階と、少なくとも前記第１ステージ及び前記第２ステージに支持された前記第一の基板及び前記第二の基板を囲む前記減圧室を減圧する段階と、前記第１ステージ及び前記第２ステージの一方に固定された可動子と、前記減圧ユニットに固定された固定子とを有し、前記第１ステージと前記第２ステージとを相対移動させる駆動部が、前記第１ステージ及び前記第２ステージの一方を近接させる段階とを備える基板貼り合わせ装置を提供する。
【０００６】
本発明の第３の態様においては、減圧ユニットの減圧室から除振されたフレームに保持された第１ステージが、複数の基板のうち第一の基板を支持して、前記フレームに保持されるとともに、前記第１ステージに対向して配された第２ステージが、前記複数の基板のうち第二の基板を支持して、少なくとも前記第１ステージ及び前記第２ステージに支持された前記第一の基板及び前記第二の基板を囲む前記減圧室を減圧して、前記第１ステージ及び前記第２ステージの一方に固定された可動子と、前記減圧ユニットに固定された固定子とを有し、前記第１ステージと前記第２ステージとを相対移動させる駆動部が、前記第１ステージ及び前記第２ステージの一方を近接させて製造された重ね合わせ基板を提供する。
【０００７】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】基板貼り合わせ装置の全体構成図である。
【図２】アライメント接合装置の全体構成図である。
【図３】アライメント接合装置の上部の拡大図である。
【図４】駆動部の配置を説明する概略平面図である。
【図５】下加熱部近傍の拡大側面図である。
【図６】アライメント接合装置における貼り合わせ工程を説明する概略図である。
【図７】アライメント接合装置における貼り合わせ工程を説明する概略図である。
【図８】アライメント接合装置における貼り合わせ工程を説明する概略図である。
【図９】下ステージが上方へ移動した状態のアライメント接合装置の全体構成図である。
【図１０】駆動部の配置を変更した実施形態によるアライメント接合装置の全体構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１０】
図１は、基板貼り合わせ装置の全体構成図である。基板貼り合わせ装置１０は、２枚の基板９０、９０を貼り合わせて、重ね合わせ基板９２を製造する。尚、基板貼り合わせ装置１０が、３枚以上の基板９０を貼り合わせて、重ね合わせ基板９２を製造するように構成してもよい。
【００１１】
図１に示すように、基板貼り合わせ装置１０は、筐体１２と、大気圧部１４と、減圧部１６と、制御部１８とを備える。筐体１２は、大気圧部１４及び減圧部１６を囲む温度調整用チャンバを形成している。
【００１２】
大気圧部１４は、複数の基板カセット２０、２０、２０と、ロボットアーム２４と、ロボットアーム２８と、プリアライナ３０とを有する。
【００１３】
基板カセット２０、２０、２０は、基板貼り合わせ装置１０において結合されて貼り合わされる基板９０を収容する。また、基板カセット２０、２０、２０は、基板貼り合わせ装置１０において結合されて貼り合わされた重ね合わせ基板９２を収容する。基板カセット２０、２０、２０は、筐体１２の外面に脱着可能に装着されている。これにより、複数の基板９０を基板貼り合わせ装置１０に一括して装填できる。また、複数組の重ね合わせ基板９２を一括して回収できる。基板貼り合わせ装置１０によって貼り合わされる基板９０は、単体のシリコンウエハ、化合物半導体ウエハ、ガラス基板等の他、それらに素子、回路、端子等が形成されていてもよい。また、装填された基板９０が、既に複数のウエハが積層された重ね合わせ基板９２であってもよい。
【００１４】
ロボットアーム２４は、筐体１２の内部であって、基板カセット２０、２０、２０の近傍に配置されている。ロボットアーム２４は、基板カセット２０、２０、２０に装填されている基板９０を真空吸着して、後述するプリアライナ３０の設置ステージ３４へと搬送する。ロボットアーム２４は、結合されて設置ステージ３４まで搬送された重ね合わせ基板９２を真空吸着して、基板カセット２０、２０、２０の何れかに搬送する。
【００１５】
プリアライナ３０は、ロボットアーム２４とロボットアーム２８との間に配置されている。プリアライナ３０は、プリアライメント計測装置である枠体３２と、設置ステージ３４と、一対のシャッタ３６及びシャッタ３８とを有する。シャッタ３６及びシャッタ３８は省略してもよい。
【００１６】
枠体３２は、設置ステージ３４を囲むように形成されている。枠体３２の基板カセット２０、２０、２０側の面と、減圧部１６側の面は、基板９０及び重ね合わせ基板９２を搬入及び搬出可能に、開口されている。
【００１７】
設置ステージ３４の上面には、ロボットアーム２４によって基板９０が搬送される。設置ステージ３４において、基板９０の外形及び向きが仮合わせされる。アライメント接合装置４６に基板９０を装填する場合に、高精度であるがゆえに、狭いアライメント接合装置４６の調整範囲にそれぞれの基板９０が装填されるように、個々の基板９０の位置及び向きを仮合わせする。これにより、後述する減圧部１６のアライメント接合装置４６における基板９０の位置決めが、迅速且つ正確にできる。また、設置ステージ３４の上面には、減圧部１６において貼り合わされた重ね合わせ基板９２が搬送される。この重ね合わせ基板９２は、ロボットアーム２４によって基板カセット２０へと搬送される。
【００１８】
シャッタ３６は、枠体３２の基板カセット２０側の開口を開閉する。シャッタ３８は、枠体３２の減圧部１６側の開口を開閉する。
【００１９】
ロボットアーム２８は、筐体１２の内部であって、減圧部１６とプリアライナ３０との間に配置されている。ロボットアーム２８は、ロボットアーム２４によって設置ステージ３４に搬送された基板９０を真空吸着して、減圧部１６へと搬送する。ロボットアーム２８は、減圧部１６において、結合されて貼り合わされた重ね合わせ基板９２を減圧部１６から設置ステージ３４へと搬送する。
【００２０】
減圧部１６は、基板貼り合わせ装置１０の貼り合わせ工程において、減圧状態に設定される。減圧部１６は、ロードロック室４０と、搬送枠４１と、ロボットアーム４２と、２個の前処理室４４と、３個のアライメント接合装置４６とを備える。尚、アライメント接合装置４６の個数は、３個に限定されるものではなく、スループット比に応じて適宜変更してもよい。
【００２１】
ロードロック室４０は、減圧部１６の内部であって、大気圧部１４の最も近傍に配置されている。ロードロック室４０は、大気圧部１４と減圧部１６とを連結または遮断する。ロードロック室４０は、遮蔽枠５０と、仮載置台５２と、シャッタ５４と、シャッタ５６とを備える。
【００２２】
遮蔽枠５０は、ロードロック室４０を囲む中空形状に形成されている。遮蔽枠５０の大気圧部１４側及び減圧部１６側は、１枚の基板９０及び基板９０、９０を含む重ね合わせ基板９２を搬送可能に開口されている。
【００２３】
仮載置台５２は、遮蔽枠５０の略中央に設置されている。仮載置台５２には、ロボットアーム２８によって搬送される基板９０が載置される。また、仮載置台５２には、ロボットアーム４２によって搬送される貼り合わされた重ね合わせ基板９２が載置される。
【００２４】
シャッタ５４は、ロードロック室４０の大気圧部１４側の開口を開閉する。シャッタ５４が開状態になると、ロードロック室４０が大気圧部１４と連通される。これにより、ロードロック室４０は、大気圧部１４と略同じ気圧となる。この状態で、ロボットアーム２８は、ロードロック室４０とプリアライナ３０との間で、重ね合わせ基板９２を搬送する。
【００２５】
シャッタ５６は、ロードロック室４０の減圧部１６側の開口を開閉する。シャッタ５６が開状態になると、ロードロック室４０は、減圧部１６と連通される。これにより、ロードロック室４０は、減圧部１６と略同じ気圧となる。尚、貼り合わせ工程において、シャッタ５４及びシャッタ５６の両方が開状態になることはない。
【００２６】
搬送枠４１は、減圧部１６の中央部に配置されている。搬送枠４１は、中空の六角柱形状に形成されている。搬送枠４１の６面は、それぞれロードロック室４０、前処理室４４、３個のアライメント接合装置４６のいずれかと対向している。搬送枠４１の６面のそれぞれは、開口している。
【００２７】
ロボットアーム４２は、搬送枠４１の中央部に設けられている。ロボットアーム４２は、シャッタ５４が開状態において、ロボットアーム４２によりロードロック室４０に搬入された基板９０を、前処理室４４に搬送する。ロボットアーム４２は、前処理室４４から何れかのアライメント接合装置４６へと基板９０を搬入する。尚、ロボットアーム４２は、２回に１度、基板９０の上下を反転させて、何れかのアライメント接合装置４６へと搬入する。即ち、ロボットアーム４２は、反転させた基板９０及び反転させていない基板９０を交互に、何れかのアライメント接合装置４６へと搬入する。ロボットアーム４２は、シャッタ５４が開状態において、アライメント接合装置４６から基板９０をロードロック室４０へと搬送する。尚、ロボットアーム４２の代わりに、アライメント接合装置４６のいずれかを基板９０の反転機構にしてもよく、前処理室４４またはプリアライナ３０が、基板９０を反転させるように構成してもよい。
【００２８】
前処理室４４は、搬送枠４１の６面のうち、ロードロック室４０に近い２面に、異なる室内環境を分離するシャッタ４５を介して設けられている。シャッタ４５は、異なる室内環境を有する搬送枠４１及び前処理室４４を分離及び接続する。前処理室４４は、Ａｒガスを充填した状態で、交流のプラズマ電圧を供給して基板９０の表面を洗浄処理する。次に、前処理室４４は、酸素ガスを充填した状態で、交流のプラズマ電圧を供給して基板９０の表面をプラズマ処理する。その後、前処理室４４は、水分を含んだガスによって基板９０の表面を親水化処理する。
【００２９】
３個のアライメント接合装置４６は、搬送枠４１の６面のうち、ロードロック室４０及び前処理室４４が対向していない３面と接合されている。アライメント接合装置４６は、除振ユニット１０４及び減圧室１３０を含む減圧ユニット１０２を有する。減圧ユニット１０２は、シャッタ１３８を介して、搬送枠４１と接合されている。アライメント接合装置４６は、ロボットアーム４２によって搬入された一対の基板９０、９０を位置合わせする。アライメント接合装置４６は、位置合わせした一対の基板９０、９０を加圧して貼り合せて、重ね合わせ基板９２を製造する。尚、基板９０の加圧時に、必要に応じて加熱してもよい。
【００３０】
制御部１８は、基板貼り合わせ装置１０の全体の動作を制御する。制御部１８は、基板貼り合わせ装置１０の電源投入、各種設定等をする場合に、ユーザが外部から操作する操作部を有する。更に、制御部１８は、配備された他の機器と基板貼り合わせ装置１０とを接続する接続部を有する。
【００３１】
次に、貼り合わせ工程の概略について説明する。貼り合わせ工程では、まず、ロボットアーム２４が、基板カセット２０、２０、２０の何れかから基板９０を真空吸着して、プリアライナ３０の設置ステージ３４へと搬送する。
【００３２】
次に、シャッタ５４が開状態となり、ロードロック室４０と大気圧部１４とが連通される。尚、シャッタ５６は閉状態である。この状態で、ロボットアーム２８が、設置ステージ３４上の基板９０を真空吸着した状態で、仮載置台５２へと搬送する。この後、シャッタ５４が閉状態となるとともに、シャッタ５６が開状態となり、ロードロック室４０が大気圧部１４から遮断されるとともに、減圧部１６と連通される。この状態で、ロボットアーム４２が、基板９０を設置ステージ３４から前処理室４４へと搬入する。
【００３３】
前処理室４４では、搬送された基板９０の表面を洗浄処理、処理する。次に、ロボットアーム４２は、前処理室４４からアライメント接合装置４６のいずれかへと基板９０を搬送する。
【００３４】
この後、同様の工程によって、基板９０が、同じアライメント接合装置４６へと搬送される。尚、ロボットアーム４２は、同じアライメント接合装置４６に搬送する一対の基板９０、９０のうち、一方の基板９０の上下を反転させて、アライメント接合装置４６へと搬送する。尚、搬送途中に基板反転装置を設けて、当該装置により２枚の基板９０のうち一方の基板９０を反転させてもよい。この後、アライメント接合装置４６は、一方の基板９０を水平方向に移動させて、他方の基板９０と位置合わせする。
【００３５】
次に、アライメント接合装置４６は、一方の基板９０を上方へと移動させて、他方の基板９０と接触させる。アライメント接合装置４６は、基板９０を上下方向から加圧する。また、アライメント接合装置４６は、必要な場合は、基板９０、９０を結合温度まで加熱した後、結合温度を維持する。これにより、基板９０、９０が、結合されて貼り合わされた重ね合わせ基板９２が形成される。このとき上側の基板９０と下側の基板９０との間に温度差を与えることで、基板９０の伸縮による寸法差を補正することができる。
【００３６】
次に、シャッタ５６が開状態になるとともに、シャッタ５４が閉状態となる。これにより、ロードロック室４０が大気圧部１４から遮断され、減圧部１６と連通される。ロボットアーム４２は重ね合わせ基板９２をアライメント接合装置４６からロードロック室４０へと搬送する。
【００３７】
次に、シャッタ５６が閉状態となるとともに、シャッタ５４が開状態になる。これにより、ロードロック室４０が減圧部１６から遮断されるとともに、大気圧部１４と連通される。この状態で、ロボットアーム２８が、重ね合わせ基板９２をロードロック室４０から設置ステージ３４へと搬送する。この後、ロボットアーム２８が、重ね合わせ基板９２を基板カセット２０、２０、２０の何れかに搬出する。これにより、基板貼り合わせ装置１０による重ね合わせ基板９２の貼り合わせ工程が終了して、重ね合わせ基板９２が完成する。
【００３８】
図２は、アライメント接合装置の全体構成図である。図３は、アライメント接合装置の上部の拡大図である。図４は、駆動部の配置を説明する概略平面図である。図２に矢印で示すＸＹＺをＸＹＺ方向とする。尚、＋Ｘ方向は、紙面表側に向かう方向である。また、＋Ｚ方向は実空間の上方向であり、−Ｚ方向は実空間の下方向である。
【００３９】
図２〜図４に示すように、アライメント接合装置４６は、減圧ユニット１０２と、除振ユニット１０４と、下ステージ１０６と、上ステージ１０８と、自重キャンセラ１１０と、磁気ベアリング部１１２と、Ｘ駆動部１１４と、２個のＹ駆動部１１６と、３個のＺ駆動部１１８と、３個の顕微鏡１２０と、位置検出部１２２とを有する。
【００４０】
減圧ユニット１０２は、減圧室１３０と、ベースフレーム１３２と、上減圧封止部材１３４と、下減圧封止部材１３６と、シャッタ１３８と、排気管１４０とを備える。
【００４１】
減圧室１３０は、中空の直方体状に形成されている。減圧室１３０は、下ステージ１０６及び上ステージ１０８を覆う。減圧室１３０の上面の外周部には、複数、例えば３個所の支持開口１４２が形成されている。支持開口１４２は、減圧室１３０の周壁を貫通している。複数の支持開口１４２には、除振ユニット１０４の一部が挿入される。複数の支持開口１４２は、減圧室１３０の上面の中心の周りに等角度間隔で配置されている。例えば、６個の支持開口１４２が形成されている場合、支持開口１４２は、減圧室１３０の上面の中心の周りに６０°間隔で配置される。
【００４２】
減圧室１３０の上面の中央部には、顕微鏡１２０と同数、例えば３個の観察窓１４４が形成されている。観察窓１４４は、顕微鏡１２０が観察できる光を透過可能な材料により構成されている。尚、観察窓１４４の個数は、２個または４個以上の複数であってもよい。
【００４３】
減圧室１３０の−Ｘ側の側面の中央部には、Ｘ保持穴１４６が形成されている。Ｘ保持穴１４６は、Ｘ駆動部１１４を保持する。減圧室１３０の＋Ｙ側の側面の上部には、基板９０、９０を搬入するための搬入口１４８が、形成されている。
【００４４】
減圧室１３０の＋Ｙ側の側面の中央部には、２個のＹ保持穴１５０が形成されている。Ｙ保持穴１５０は、Ｙ駆動部１１６を保持する。減圧室１３０の＋Ｙ側の側面の下部には、排気口１５２が形成されている。減圧室１３０の−Ｙ側の側面には、主位置検出窓１５４が形成されている。主位置検出窓１５４は、位置検出部１２２が検出する位置検出光を透過可能な材料によって構成されている。
【００４５】
減圧室１３０の下面の外周部には、３個のＺ保持穴１５６が形成されている。３個のＺ保持穴１５６は、減圧室１３０の下面の中心の周りに略等角度間隔で配置されている。Ｚ保持穴１５６は、Ｚ駆動部１１８を保持する。減圧室１３０の下面の中心部には、摺動穴１５８が形成されている。摺動穴１５８には、自重キャンセラ１１０の一部が挿入される。減圧室１３０の下面の摺動穴１５８とＺ保持穴１５６との間には、補助位置検出窓１６０が形成されている。補助位置検出窓１６０は、位置検出部１２２が検出する位置検出光を透過可能な材料によって構成されている。
【００４６】
ベースフレーム１３２は、複数本、例えば、４本の柱部材を有する。ベースフレーム１３２は、減圧室１３０の下面に固定されている。ベースフレーム１３２は、床等に固定されている。これにより、ベースフレーム１３２は、減圧室１３０を支持する。
【００４７】
上減圧封止部材１３４は、支持封止部材の一例であって、支持開口１４２と除振ユニット１０４との間の隙間を封止する。下減圧封止部材１３６は、摺動穴１５８と自重キャンセラ１１０との間の隙間を封止する。上減圧封止部材１３４及び下減圧封止部材１３６には、弾性変形可能なベローズ、Ｏリング、樹脂製の板状リング等が適用される。
【００４８】
シャッタ１３８は、搬入口１４８の外側に設けられている。シャッタ１３８は、上下方向に移動する。これにより、シャッタ１３８は、基板９０を搬入する場合は、搬入口１４８を開状態にする。一方、シャッタ１３８は、減圧室１３０の内部を減圧状態にする場合には、閉状態に切り替える。
【００４９】
排気管１４０は、排気口１５２に接続される。排気管１４０は、図示しない減圧ポンプに接続されている。これにより、減圧室１３０の内部の気体が、排気口１５２及び排気管１４０を介して排気されて、減圧室１３０が減圧状態となる。
【００５０】
除振ユニット１０４は、減圧ユニット１０２から除振した状態で、下ステージ１０６及び上ステージ１０８を支持する。除振ユニット１０４は、除振フレーム１６２と、除振台１６４と、複数の上ステージ支持腕１６６と、加重センサ１６８とを備える。
【００５１】
除振フレーム１６２は、中空の直方体形状に形成されている。除振フレーム１６２は、減圧室１３０を囲むように設けられている。除振フレーム１６２は、磁気ベアリング部１１２及び自重キャンセラ１１０を介して、下ステージ１０６を保持する。除振フレーム１６２は、上ステージ支持腕１６６を介して、上ステージ１０８を保持する。除振フレーム１６２の＋Ｙ側の側面の中央部には、排気管用穴１７０が形成されている。排気管用穴１７０には、排気管１４０が非接触で通される。除振フレーム１６２の＋Ｙ側の側面の上部には、複数のコネクタ穴１７２が形成されている。除振フレーム１６２の下面には、複数のベース穴１７４が形成されている。ベース穴１７４には、ベースフレーム１３２が、ベース穴１７４と非接触で挿入される。
【００５２】
除振台１６４は、除振フレーム１６２を支持する。除振台１６４は、除振フレーム１６２とベースフレーム１３２との間に設けられている。除振台１６４は、振動の伝達を抑制する。これにより、除振フレーム１６２は、減圧ユニット１０２から除振される。この結果、ベースフレーム１３２及び減圧室１３０等が振動しても、除振台１６４により、除振フレーム１６２への振動の伝達が抑制される。尚、除振台１６４は、弾性体等によって振動を吸収するパッシブ型でもよく、電気制御によって振動を打ち消すアクティブ型でもよい。
【００５３】
上ステージ支持腕１６６は、支持部材の一例であって、除振フレーム１６２の上面に設けられている。上ステージ支持腕１６６は、支持開口１４２と同じ数設けられている。上ステージ支持腕１６６は、減圧室１３０の支持開口１４２を貫通している。従って、上ステージ支持腕１６６の下端部は、減圧室１３０の内部に達する。また、上ステージ支持腕１６６の周りと支持開口１４２との隙間には、上減圧封止部材１３４により封止されている。これにより、上ステージ支持腕１６６は、一対の基板９０、９０の接触によって生じる力を、上減圧封止部材１３４を介して除振フレーム１６２に伝達する。上ステージ支持腕１６６の下端は、加重センサ１６８を介して、上ステージ１０８を支持する。
【００５４】
加重センサ１６８は、上ステージ１０８と上ステージ支持腕１６６との間に設けられている。加重センサ１６８は、Ｚ駆動部１１８によって基板９０、９０に作用する圧力を検出する。
【００５５】
下ステージ１０６は、下基板チャック９６と、下ステージ本体１７６と、３本の連結部材１７８と、加熱部の一例である下加熱部１８０とを備えている。下基板チャック９６は、下ステージ１０６の上面に固定されている。下基板チャック９６は、基板９０を静電吸着する。これにより、下ステージ１０６の下ステージ本体１７６の上面は、下基板チャック９６を介して、基板９０を支持する。
【００５６】
下ステージ本体１７６は、減圧室１３０の中央部に設けられている。下ステージ本体１７６は、後述する各駆動部の永久磁石とコイルとの間のギャップの範囲、例えば、数ｍｍ程度の範囲で、移動可能に支持されている。下ステージ本体１７６の上面は、ＸＹ平面と平行な平面に形成されている。
【００５７】
３個の連結部材１７８の上端は、下ステージ本体１７６の下面に一体的に固定されている。３個の連結部材１７８の下端は、それぞれ３個のＺ駆動部１１８のいずれかに連結されている。
【００５８】
下加熱部１８０は、下ステージ本体１７６の上部に設けられている。下加熱部１８０は、下基板チャック９６を介して、基板９０を加熱する。
【００５９】
上ステージ１０８は、下ステージ１０６の上方に設けられている。上ステージ１０８は、上ステージ本体１８２と、加熱部の一例である上加熱部１８４と、上基板チャック９４とを有する。
【００６０】
上基板チャック９４は、上ステージ本体１８２の下面に固定されている。上基板チャック９４は、基板９０を静電吸着する。これにより、上ステージ本体１８２の上ステージ本体１８２は、上基板チャック９４を介して、基板９０を支持する。上基板チャック９４には、３個の観察孔９７が形成されている。３個の観察孔９７は、上基板チャック９４を上下方向に貫通する。観察孔９７には、加圧に耐えることを目的として、観察光を透過する部材が埋め込まれている。
【００６１】
上ステージ本体１８２の下面は、ＸＹ平面と平行な平面に形成されている。上ステージ本体１８２の上ステージ本体１８２の下面は、下ステージ本体１７６の上面と対向して配される。上ステージ本体１８２には、３個の観察開口１８６が形成されている。観察開口１８６は、上ステージ本体１８２を上下方向に貫通する。３個の観察開口１８６は、減圧室１３０の３個の観察窓１４４のいずれかの下方に形成されている。また、３個の観察開口１８６は、上ステージ本体１８２に固定された上基板チャック９４の観察孔９７の上方に位置する。これにより、観察窓１４４、観察開口１８６及び観察孔９７が一直線上に配置されて、基板９０、９０が観察窓１４４の外から観察可能となる。
【００６２】
上加熱部１８４は、上ステージ本体１８２の下部に設けられている。上加熱部１８４は、上基板チャック９４を介して、基板９０を加熱する。
【００６３】
自重キャンセラ１１０は、下ステージ１０６の自重をキャンセルする。自重キャンセラ１１０の主要部は、減圧室１３０の外部に配置されている。自重キャンセラ１１０は、磁気ベアリング部１１２を介して、下ステージ１０６を支持する。自重キャンセラ１１０は、除振フレーム１６２に支持されている。自重キャンセラ１１０は、シリンダ１８８と、ピストン１９０と、Ｚガイド部材１９２と、配管１９４と、圧力センサ１９６とを備える。
【００６４】
シリンダ１８８は、円筒形状に形成されている。シリンダ１８８の上部は、開口されている。
【００６５】
ピストン１９０は、円板部２００と、円柱部２０２とを備える。円板部２００は、円柱部２０２の下端部に設けられている。円板部２００の外径は、シリンダ１８８の内径と略等しい円板状に形成されている。円柱部２０２は、上下方向に延びる円柱形状に形成されている。円柱部２０２の上部は、摺動穴１５８に挿入されて、減圧室１３０の内部まで延びる。円柱部２０２の周りと摺動穴１５８との間は、下減圧封止部材１３６によって封止されている。円柱部２０２の上端部は、磁気ベアリング部１１２に連結されている。
【００６６】
Ｚガイド部材１９２は、シリンダ１８８の内部の上部に固定されている。Ｚガイド部材１９２は、上下方向に延びる円筒形状に形成されている。Ｚガイド部材１９２の中央部には、ピストン１９０の円柱部２０２が挿通されている。Ｚガイド部材１９２の内径は、ピストン１９０の円柱部２０２の外径と略等しい。これにより、Ｚガイド部材１９２は、ピストン１９０をＺ軸方向にガイドする。
【００６７】
配管１９４は、シリンダ１８８の内部に連通されている。圧力センサ１９６は、配管１９４の途中部に設けられている。圧力センサ１９６は、シリンダ１８８の圧力を検出する。これにより、図示しないポンプによって設定された高圧及び低圧を制御弁により制御して、シリンダ１８８の内部に流体を供給、または、シリンダ１８８の内部から流体を排出する。これにより、ピストン１９０が、上下方向に移動して、下ステージ１０６の自重をキャンセルする。
【００６８】
磁気ベアリング部１１２は、自重キャンセラ１１０を介して、除振フレーム１６２と下ステージ１０６とを連結する。磁気ベアリング部１１２は、平面座２０４と、部分球面座２０６と、部分球面部材２０８とを有する。
【００６９】
平面座２０４は、自重キャンセラ１１０のピストン１９０の上面に固定されている。平面座２０４の上面は、水平面と平行な平面状に形成されている。平面座２０４は、永久磁石または電磁石を含み磁力を有する。
【００７０】
部分球面座２０６は、平面座２０４の上方に配置されている。部分球面座２０６の下面は、水平面と平行な平面状に形成されている。部分球面座２０６の上面の中央部は、凹状の部分球面に形成されている。部分球面座２０６は、永久磁石または電磁石を含み磁力を有する。ここで、部分球面座２０６の磁力は、平面座２０４の磁力と反発する。これにより、部分球面座２０６の下面と平面座２０４の上面との間には磁気ベアリングが形成され、部分球面座２０６が、平面座２０４から浮いた状態で保持される。また、部分球面座２０６の下面と平面座２０４の上面は、ともに水平面と平行な平面なので、部分球面座２０６は、平面座２０４に対して、水平方向、即ち、ＸＹ平面で移動できる。
【００７１】
部分球面部材２０８は、部分球面座２０６の部分球面の上方に配置されている。部分球面部材２０８の下面は、凸状の部分球面に形成されている。これにより、部分球面部材２０８の下面は、部分球面座２０６の部分球面と略平行になる。部分球面部材２０８は、永久磁石または電磁石を含み磁力を有する。ここで、部分球面部材２０８の磁力は、部分球面座２０６の磁力と反発する。これにより、部分球面部材２０８の下面と部分球面座２０６の上面との間には、磁気ベアリングが形成され、部分球面部材２０８が、部分球面座２０６の上面から浮いた状態で保持される。また、部分球面部材２０８の下面と部分球面座２０６の上面は、ともに部分球面なので、部分球面部材２０８はＺ軸に対して傾斜できる。部分球面部材２０８の上面は、下ステージ１０６の下面に固定されている。尚、上記ベアリングは、磁気浮上の代わりにころがり球を用いてもよい。
【００７２】
これにより、下ステージ１０６は、自重キャンセラ１１０から間隔を開けて浮いた状態で支持される。この結果、下ステージ１０６は、水平面内で移動可能に、且つ、Ｚ軸に対して傾斜可能に自重キャンセラ１１０に自重をキャンセルされた状態で支持される。
【００７３】
Ｘ駆動部１１４の一例は、ＶＣＭ（Voice Coil Motor）であって、Ｘ永久磁石２１０と、Ｘコネクタ２１２と、Ｘコイル２１４とを有する。Ｘ永久磁石２１０は、下ステージ１０６の−Ｘ側の面に設けられている。Ｘコネクタ２１２は、減圧室１３０のＸ保持穴１４６に埋め込まれて固定されている。Ｘコネクタ２１２は、外部の電源に接続されている。Ｘコイル２１４は、Ｘコネクタ２１２の減圧室１３０側に固定されている。Ｘコイル２１４は、Ｘ永久磁石２１０と非接触の位置に配置される。Ｘコイル２１４には、Ｘコネクタ２１２から電力が供給される。これにより、Ｘコイル２１４とＸ永久磁石２１０との間には、Ｘ方向の磁力が作用して、互いに反力を受ける。この結果、下ステージ１０６がＸ方向に駆動する。尚、Ｘコイル２１４とＸ永久磁石２１０との間に作用する磁力のＸ方向の延長線上に下ステージ１０６の重心を配置することが好ましい。
【００７４】
２個のＹ駆動部１１６の一例は、ＶＣＭである。２個のＹ駆動部１１６は、互いにＹ方向に間隔を開けて配置されている。Ｙ駆動部１１６は、Ｙ永久磁石２１６と、Ｙコネクタ２１８と、Ｙコイル２２０とを有する。Ｙ永久磁石２１６は、下ステージ１０６の＋Ｙ側の面に設けられている。Ｙコネクタ２１８は、減圧室１３０のＹ保持穴１５０に埋め込まれて固定されている。各Ｙコネクタ２１８は、それぞれ個別に外部の電源に接続され、異なる電力が供給できる。Ｙコイル２２０は、Ｙコネクタ２１８の減圧室１３０側に固定されている。Ｙコイル２２０は、Ｙ永久磁石２１６と非接触の位置に配置される。Ｙコイル２２０には、Ｙコネクタ２１８から電力が供給される。これにより、Ｙコイル２２０とＹ永久磁石２１６との間には、Ｙ方向の磁力が作用して、互いに反力を受ける。この結果、下ステージ１０６がＹ方向に駆動する。また、２個のＹコイル２２０に異なる値の電力を供給することにより、下ステージ１０６をＺ軸の周りに回転させる。尚、Ｘ軸周りのモーメントが発生しないように、２個のＹ駆動部１１６を下ステージ１０６の重心を含む平面状に配置することが好ましい。
【００７５】
Ｚ駆動部１１８は、近接用駆動部の一例である。３個のＺ駆動部１１８の一例は、ＶＣＭである。３個のＺ駆動部１１８は、下ステージ１０６の重心の周りに略等角度間隔で配置されている。Ｚ駆動部１１８は、一方の駆動素子の一例であるＺ永久磁石２２２と、Ｚコネクタ２２４と、他方の駆動素子の一例であるＺコイル２２６とを有する。Ｚ永久磁石２２２は、下ステージ１０６の−Ｚ面に固定されている。Ｚコネクタ２２４は、減圧室１３０のＺ保持穴１５６に埋め込まれて固定されている。各Ｚコネクタ２２４は、それぞれ個別に外部の電源に接続され、異なる電力が供給できる。Ｚコイル２２６は、Ｚコネクタ２２４の減圧室１３０側に設けられている。これにより、Ｚコイル２２６は、Ｚコネクタ２２４を介して、減圧室１３０に固定される。Ｚコイル２２６は、Ｚ永久磁石２２２と非接触の位置に配置される。Ｚコイル２２６には、Ｚコネクタ２２４から電力が供給される。これにより、Ｚコイル２２６とＺ永久磁石２２２との間には、Ｚ方向の磁力が作用して、互いに反力を受ける。Ｚ駆動部１１８は、下ステージ１０６をＺ方向に移動させる。この結果、Ｚ駆動部１１８は、下ステージ１０６を上ステージ１０８に対して近接離間させる。また、３個のＺコイル２２６に異なる値の電力を供給することにより、下ステージ１０６をＸ軸またはＹ軸の周りに回転させる。尚、３組のＺコイル２２６とＺ永久磁石２２２との間の磁力が等しいと場合に、Ｘ軸及びＹ軸周りのモーメントが発生しないように、３個のＺ駆動部１１８を配置することが好ましい。更に、Ｚ駆動部１１８は、上基板チャック９４に保持された基板９０と下基板チャック９６に保持された基板９０とを接触させた後、更に、基板９０と基板９０とを加圧する機能を有する。
【００７６】
３個の顕微鏡１２０は、それぞれ減圧室１３０の３個の観察窓１４４のいずれかの上方に配置されている。顕微鏡１２０は、基板９０を透過可能な光により上基板チャック９４に保持された基板９０に付与されたマークと、下基板チャック９６に保持された基板９０に付与されたマークとを同時に観察できることが好ましい。これにより、上側の基板９０と、下側の基板９０との相対位置のずれを容易に検出できる。尚、顕微鏡１２０の個数は、３個以外であってもよい。顕微鏡１２０が１個の場合、計測点の間で顕微鏡を移動させる必要がある。
【００７７】
このような顕微鏡１２０の一例は、二重焦点または共焦点顕微鏡である。この結果、顕微鏡１２０は、上側の基板９０に付与されたマークと下側の基板９０に付与されたマークとを同時に観察できる。
【００７８】
位置検出部１２２は、上ステージ反射部２２８と、上ステージ用Ｙ干渉計２３０と、下ステージ反射部２３２と、２個の下ステージ用Ｙ干渉計２３４と、Ｚ反射部２３６と、反射鏡２３８と、Ｚ干渉計２４０とを有する。
【００７９】
上ステージ反射部２２８は、上ステージ１０８の−Ｙ側の端部に設けられている。上ステージ用Ｙ干渉計２３０は、主位置検出窓１５４を介して、レーザ光を上ステージ反射部２２８に照射して、反射されたレーザ光の干渉を計測する。これにより、上ステージ１０８のＹ方向の位置が検出される。
【００８０】
下ステージ反射部２３２は、下ステージ１０６の−Ｙ側の端部に設けられている。下ステージ用Ｙ干渉計２３４は、レーザ光を下ステージ反射部２３２に照射して、反射されたレーザ光の干渉を計測する。これにより、下ステージ１０６のＹ方向の位置が検出される。更に、２個の下ステージ用Ｙ干渉計２３４が、干渉を計測することにより、下ステージ１０６のＸ軸周りの傾斜を検出する。
【００８１】
Ｚ反射部２３６は下ステージ１０６の下面に設けられている。反射鏡２３８は、自重キャンセラ１１０のシリンダ１８８の−Ｙ側の側面に設けられている。Ｚ干渉計２４０は、反射鏡２３８を介してＺ反射部２３６にレーザ光を照射して、反射されたレーザ光の干渉を計測する。これにより、下ステージ１０６のＺ方向の位置が検出される。
【００８２】
尚、位置検出部１２２は、下ステージ１０６及び上ステージ１０８のＸ方向の位置及びＹ軸周りの傾斜、Ｚ軸周りの傾斜を検出する干渉計を有するが、上述のＹ方向の干渉計と同様の構成のため説明を省略する。
【００８３】
図５は、下加熱部１８０近傍の拡大側面図である。図５に示すように、下加熱部１８０は、複数に分割されている。各下加熱部１８０は、断熱材１８１を介して、下ステージ本体１７６に設けられている。これにより、下加熱部１８０の下側は断熱され、下加熱部１８０は基板９０側のみを加熱する。下ステージ本体１７６の中央に配置された下加熱部１８０は、固定されるとともに、周囲に配置された下加熱部１８０は、放射方向に移動する。これにより、熱膨張による基板９０の歪みが抑制される。尚、上加熱部１８４も同様に構成されている。
【００８４】
次に、アライメント接合装置４６の動作を説明する。図６〜図８は、アライメント接合装置における貼り合わせ工程を説明する概略図である。図９は、下ステージが上方へ移動した状態のアライメント接合装置の全体構成図である。
【００８５】
まず、シャッタ１３８が開状態となるとともに、下ステージ１０６が、図２及び図３に示す初期位置である下方に配置される。この状態で、ロボットアーム４２が、上下を反転させた後、基板９０を減圧室１３０に搬入する。次に、除振台１６４によって減圧ユニット１０２から除振された除振フレーム１６２によって支持された上ステージ１０８に固定された上基板チャック９４が、搬入された基板９０を静電吸着して保持する。これにより、図６に示すように、上ステージ１０８の上ステージ本体１８２が、上基板チャック９４を介して、基板９０を支持する。この後、ロボットアーム４２は減圧室１３０から退避する。
【００８６】
次に、ロボットアーム４２は、基板９０を減圧室１３０に搬入する。自重キャンセラ１１０を介して、除振フレーム１６２に支持された下ステージ１０６に固定された下基板チャック９６が、基板９０を静電吸着する。これにより、図７に示すように、下ステージ１０６の下ステージ本体１７６が、下基板チャック９６を介して、基板９０を支持する。尚、下ステージ１０６は、Ｚ駆動部１１８によっても支持されているが、下ステージ１０６と連結されているＺ永久磁石２２２は、減圧室１３０に固定されているＺコイル２２６から間隔を開けて分離された状態で支持されている。この後、ロボットアーム４２が減圧室１３０から退避する。
【００８７】
次に、シャッタ１３８が閉状態になり、減圧室１３０が封止される。この状態で、減圧室１３０の内部の気体が、排気管１４０を介して、排気される。この結果、減圧室１３０が減圧状態となる。次に、Ｚ駆動部１１８が、自重キャンセラ１１０によって自重がキャンセルされた下ステージ１０６を上方へと移動させる。尚、自重キャンセラ１１０は、圧力センサ１９６によってシリンダ１８８の内部の圧力を検出しつつ、シリンダ１８８の流体を供給して、ピストン１９０を下ステージ１０６の移動に追従させる。これにより、上側の基板９０と下側の基板９０とが近接した状態となる。この状態で、３個の顕微鏡１２０により基板９０と基板９０とに付与されたマークを観察する。２枚の基板９０、９０のマークがずれている場合、位置検出部１２２によって、上ステージ１０８の位置、及び、下ステージ１０６の位置と傾斜を検出しつつ、それらのマークが一致するようにＸ駆動部１１４及びＹ駆動部１１６が下ステージ１０６を移動させる。ここで、磁気ベアリング部１１２の部分球面座２０６及び部分球面部材２０８は、平面座２０４から浮上した状態で、下ステージ１０６とともに、ＸＹ平面上を移動する。
【００８８】
この後、基板９０、９０のマークが一致したら、Ｚ駆動部１１８が、下ステージ１０６を上方へと移動させる。これにより、図８及び図９に示すように、上基板チャック９４に保持された基板９０の下面と、下基板チャック９６に保持された基板９０の上面とが接触する。この状態から、Ｚ駆動部１１８が、更に、下ステージ１０６を上方へ移動させることにより、基板９０と基板９０とが加圧される。この状態を維持しつつ、必要な場合は、下加熱部１８０及び上加熱部１８４により、基板９０、９０を結合可能な結合温度まで昇温して維持する。尚、下加熱部１８０及び上加熱部１８４による加熱は、省略してもよい。この後、基板９０と基板９０とが結合すると、上ステージ１０８の上基板チャック９４が、基板９０の静電吸着を終了する。この後、Ｚ駆動部１１８が下ステージ１０６を下方へと移動させると、下ステージ１０６とともに、基板９０、９０を保持する下基板チャック９６が下方へ移動する。
【００８９】
上述したように本実施形態の基板貼り合わせ装置１０のアライメント接合装置４６では、Ｘ駆動部１１４のＸコイル２１４が減圧ユニット１０２の減圧室１３０に固定されるとともに、Ｘ永久磁石２１０が下ステージ１０６に固定されている。これにより、アライメント接合装置４６は、Ｘコイル２１４が固定されている減圧室１３０が振動しても、除振フレーム１６２に保持されている下ステージ１０６に振動が伝達することを抑制できる。この結果、減圧室１３０を排気中であっても、下ステージ１０６に保持された基板９０と、上ステージ１０８に保持された基板９０との位置合わせの精度を向上できる。更に、Ｘコイル２１４とＸ永久磁石２１０は、非接触状態である。従って、Ｘコイル２１４とＸ永久磁石２１０との間で振動が伝達されることを抑制できる。また、Ｘコイル２１４とＸ永久磁石２１０が非接触なので、Ｘコイル２１４が受ける反力をベースフレーム１３２に逃がすことができる。尚、Ｙ駆動部１１６及びＺ駆動部１１８も同様の構成であり、減圧室１３０から下ステージ１０６への振動の伝達を抑制できる。
【００９０】
アライメント接合装置４６では、上ステージ１０８が、除振フレーム１６２に固定され、減圧室１３０を貫通した上ステージ支持腕１６６によって支持されている。また、上ステージ支持腕１６６の周りと減圧室１３０との間は、上減圧封止部材１３４によって封止されている。これにより、上ステージ１０８に振動が伝達されることを抑制しつつ、減圧室１３０の減圧状態を維持できる。更に、上減圧封止部材１３４を弾性変形可能なベローズ等によって構成することにより、減圧室１３０の振動が上ステージ支持腕１６６に伝達されることをより抑制できる。
【００９１】
アライメント接合装置４６では、Ｘ駆動部１１４のＸコイル２１４がＸコネクタ２１２を介して減圧室１３０に固定されている。これにより、Ｘコネクタ２１２を外部の電源に容易に接続することができる。Ｙ駆動部１１６及びＺ駆動部１１８に関しても同様である。
【００９２】
アライメント接合装置４６では、磁気ベアリング部１１２によって、下ステージ１０６を保持している。ここで、磁気ベアリング部１１２は、平面座２０４、部分球面座２０６及び部分球面部材２０８のそれぞれの間に磁気ベアリングとして機能する空間が形成されている。これにより、磁気ベアリング部１１２は、下ステージ１０６に伝達する振動を低減できる。
【００９３】
アライメント接合装置４６では、自重キャンセラ１１０が、下ステージ１０６を支持している。従って、下ステージ１０６の自重が自重キャンセラ１１０によってキャンセルされるので、Ｚ駆動部１１８が必要な駆動力を低減できる。これにより、Ｚ駆動部１１８を小さくすることができるので、減圧室１３０を小さくすることができる。
【００９４】
アライメント接合装置４６では、顕微鏡１２０によって、貼り合わせの前後、及び、貼り合わせの工程中でも、基板９０に付与されたマークを観察できる。従って、アライメント接合装置４６は、貼り合わせ工程中の基板９０と基板９０との位置ずれを観察できるとともに、貼り合わせ後の基板９０と基板９０との貼り合わせ精度を確認できる。
【００９５】
図１０は、駆動部の配置を変更した実施形態によるアライメント接合装置の全体構成図である。尚、上述した実施形態と同様の構成には、同じ符号を付与する。
【００９６】
図１０に示すように、アライメント接合装置３４６では、Ｚ駆動部１１８が減圧室１３０の外部に設けられている。Ｚ駆動部１１８は、ベースフレーム１３２から突出した保持部３５６に保持されている。また、下ステージ１０６の連結部材３７８の下端は、減圧室１３０の下面に形成された貫通穴３６６を通って、減圧室１３０の外部まで延びる。連結部材３７８の下端は、Ｚ駆動部１１８のＺ永久磁石２２２に固定されている。連結部材３７８の周りと減圧室１３０との間には、連結封止部材３３６が設けられている。
【００９７】
アライメント接合装置４６では、Ｚ駆動部１１８を減圧室１３０の外部に設けることにより、減圧室１３０を小型化できる。これにより、減圧室１３０を減圧状態にするための時間を低減できるので、重ね合わせ基板９２の製造時間を短縮できる。尚、Ｘ駆動部１１４及びＹ駆動部１１６も減圧室１３０の外部に設けてもよい。
【００９８】
上述した各実施形態では、顕微鏡１２０を除振フレーム１６２に固定したが、顕微鏡１２０をＸＹ面内で移動可能に構成してもよい。また、顕微鏡１２０をＺ方向に移動可能にしてもよい。この場合、顕微鏡１２０が、Ｚ方向に移動して、上側の基板９０のマークと下側の基板９０のマークとを個別に撮像するようにしてもよい。
【００９９】
顕微鏡１２０が、上側の基板９０と下側の基板９０の間に進退可能にしてもよい。これにより、基板９０の貼り合わせ面からマークを観察できる。また、顕微鏡１２０が、側面から基板９０を撮像するように配置してもよい。
【０１００】
基板９０が基板ホルダによって保持された状態で、アライメント接合装置４６に搬入されてもよい。この場合、基板ホルダは、上基板チャック９４及び下基板チャック９６と略同様の構成になる。この場合、上ステージ本体１８２及び下ステージ本体１７６が、基板ホルダを静電吸着する。
【０１０１】
減圧室１３０は、基板９０のみを囲み、各ステージ及び各駆動部を減圧室１３０の外部に設けてもよい。
【０１０２】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【０１０３】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【０１０４】
１０ 基板貼り合わせ装置、 １２ 筐体、 １４ 大気圧部、 １６ 減圧部、 １８ 制御部、 ２０ 基板カセット、 ２４ ロボットアーム、 ２８ ロボットアーム、 ３０ プリアライナ、 ３２ 枠体、 ３４ 設置ステージ、 ３６ シャッタ、 ３８ シャッタ、 ４０ ロードロック室、 ４１ 搬送枠、 ４２ ロボットアーム、 ４４ 前処理室、 ４５ シャッタ、 ４６ アライメント接合装置、 ５０ 遮蔽枠、 ５２ 仮載置台、 ５４ シャッタ、 ５６ シャッタ、 ９０ 基板、 ９２ 重ね合わせ基板、 ９４ 上基板チャック、 ９６ 下基板チャック、 ９７ 観察孔、 １０２ 減圧ユニット、 １０４ 除振ユニット、 １０６ 下ステージ、 １０８ 上ステージ、 １１０ 自重キャンセラ、 １１２ 磁気ベアリング部、 １１４ Ｘ駆動部、 １１６ Ｙ駆動部、 １１８ Ｚ駆動部、 １２０ 顕微鏡、 １２２ 位置検出部、 １３０ 減圧室、 １３２ ベースフレーム、 １３４ 上減圧封止部材、 １３６ 下減圧封止部材、 １３８ シャッタ、 １４０ 排気管、 １４２ 支持開口、 １４４ 観察窓、 １４６ Ｘ保持穴、 １４８ 搬入口、 １５０ Ｙ保持穴、 １５２ 排気口、 １５４ 主位置検出窓、 １５６ Ｚ保持穴、 １５８ 摺動穴、 １６０ 補助位置検出窓、 １６２ 除振フレーム、 １６４ 除振台、 １６６ 上ステージ支持腕、 １６８ 加重センサ、 １７０ 排気管用穴、 １７２ コネクタ穴、 １７４ ベース穴、 １７６ 下ステージ本体、 １７８ 連結部材、 １８０ 下加熱部、 １８１ 断熱材、 １８２ 上ステージ本体、 １８４ 上加熱部、 １８６ 観察開口、 １８８ シリンダ、 １９０ ピストン、 １９２ Ｚガイド部材、 １９４ 配管、 １９６ 圧力センサ、 ２００ 円板部、 ２０２ 円柱部、 ２０４ 平面座、 ２０６ 部分球面座、 ２０８ 部分球面部材、 ２１０ Ｘ永久磁石、 ２１２ Ｘコネクタ、 ２１４ Ｘコイル、 ２１６ Ｙ永久磁石、 ２１８ Ｙコネクタ、 ２２０ Ｙコイル、 ２２２ Ｚ永久磁石、 ２２４ Ｚコネクタ、 ２２６ Ｚコイル、 ２２８ 上ステージ反射部、 ２３０ 上ステージ用Ｙ干渉計、 ２３２ 下ステージ反射部、 ２３４ 下ステージ用Ｙ干渉計、 ２３６ Ｚ反射部、 ２３８ 反射鏡、 ２４０ Ｚ干渉計、 ３３６ 連結封止部材、 ３４６ アライメント接合装置、 ３５６ 保持部、 ３６６ 貫通穴、 ３７８ 連結部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板貼り合わせ装置、基板貼り合わせ方法および重ね合わせ基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
駆動部により複数の基板の少なくとも一方を移動させて貼り合せる基板貼り合わせ装置および基板貼り合わせ方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］特開２００５−３０２８５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、駆動部により基板を駆動させる場合に、基板を支持するステージに駆動部を介して外部の振動が伝達されるといった課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様においては、複数の基板のうち第一の基板を支持する第１ステージと、前記第１ステージに対向して配され、前記複数の基板のうち第二の基板を支持する第２ステージと、少なくとも前記第１ステージ及び前記第２ステージに支持された前記第一の基板及び前記第二の基板を囲む減圧室を有する減圧ユニットと、前記減圧ユニットから除振され、前記第１ステージ及び前記第２ステージを支持するフレームと、前記第１ステージ及び前記第２ステージの一方に固定された可動子と、前記減圧ユニットに固定された固定子とを有し、前記第１ステージと前記第２ステージとを相対移動させる駆動部とを備える基板貼り合わせ装置を提供する。
【０００５】
本発明の第２の態様においては、減圧ユニットの減圧室から除振されたフレームに保持された第１ステージが、複数の基板のうち第一の基板を支持する段階と、前記フレームに保持されるとともに、前記第１ステージに対向して配された第２ステージが、前記複数の基板のうち第二の基板を支持する段階と、少なくとも前記第１ステージ及び前記第２ステージに支持された前記第一の基板及び前記第二の基板を囲む前記減圧室を減圧する段階と、前記第１ステージ及び前記第２ステージの一方に固定された可動子と、前記減圧ユニットに固定された固定子とを有し、前記第１ステージと前記第２ステージとを相対移動させる駆動部が、前記第１ステージ及び前記第２ステージの一方を近接させる段階とを備える基板貼り合わせ装置を提供する。
【０００６】
本発明の第３の態様においては、減圧ユニットの減圧室から除振されたフレームに保持された第１ステージが、複数の基板のうち第一の基板を支持して、前記フレームに保持されるとともに、前記第１ステージに対向して配された第２ステージが、前記複数の基板のうち第二の基板を支持して、少なくとも前記第１ステージ及び前記第２ステージに支持された前記第一の基板及び前記第二の基板を囲む前記減圧室を減圧して、前記第１ステージ及び前記第２ステージの一方に固定された可動子と、前記減圧ユニットに固定された固定子とを有し、前記第１ステージと前記第２ステージとを相対移動させる駆動部が、前記第１ステージ及び前記第２ステージの一方を近接させて製造された重ね合わせ基板を提供する。
【０００７】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】基板貼り合わせ装置の全体構成図である。
【図２】アライメント接合装置の全体構成図である。
【図３】アライメント接合装置の上部の拡大図である。
【図４】駆動部の配置を説明する概略平面図である。
【図５】下加熱部近傍の拡大側面図である。
【図６】アライメント接合装置における貼り合わせ工程を説明する概略図である。
【図７】アライメント接合装置における貼り合わせ工程を説明する概略図である。
【図８】アライメント接合装置における貼り合わせ工程を説明する概略図である。
【図９】下ステージが上方へ移動した状態のアライメント接合装置の全体構成図である。
【図１０】駆動部の配置を変更した実施形態によるアライメント接合装置の全体構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１０】
図１は、基板貼り合わせ装置の全体構成図である。基板貼り合わせ装置１０は、２枚の基板９０、９０を貼り合わせて、重ね合わせ基板９２を製造する。尚、基板貼り合わせ装置１０が、３枚以上の基板９０を貼り合わせて、重ね合わせ基板９２を製造するように構成してもよい。
【００１１】
図１に示すように、基板貼り合わせ装置１０は、筐体１２と、大気圧部１４と、減圧部１６と、制御部１８とを備える。筐体１２は、大気圧部１４及び減圧部１６を囲む温度調整用チャンバを形成している。
【００１２】
大気圧部１４は、複数の基板カセット２０、２０、２０と、ロボットアーム２４と、ロボットアーム２８と、プリアライナ３０とを有する。
【００１３】
基板カセット２０、２０、２０は、基板貼り合わせ装置１０において結合されて貼り合わされる基板９０を収容する。また、基板カセット２０、２０、２０は、基板貼り合わせ装置１０において結合されて貼り合わされた重ね合わせ基板９２を収容する。基板カセット２０、２０、２０は、筐体１２の外面に脱着可能に装着されている。これにより、複数の基板９０を基板貼り合わせ装置１０に一括して装填できる。また、複数組の重ね合わせ基板９２を一括して回収できる。基板貼り合わせ装置１０によって貼り合わされる基板９０は、単体のシリコンウエハ、化合物半導体ウエハ、ガラス基板等の他、それらに素子、回路、端子等が形成されていてもよい。また、装填された基板９０が、既に複数のウエハが積層された重ね合わせ基板９２であってもよい。
【００１４】
ロボットアーム２４は、筐体１２の内部であって、基板カセット２０、２０、２０の近傍に配置されている。ロボットアーム２４は、基板カセット２０、２０、２０に装填されている基板９０を真空吸着して、後述するプリアライナ３０の設置ステージ３４へと搬送する。ロボットアーム２４は、結合されて設置ステージ３４まで搬送された重ね合わせ基板９２を真空吸着して、基板カセット２０、２０、２０の何れかに搬送する。
【００１５】
プリアライナ３０は、ロボットアーム２４とロボットアーム２８との間に配置されている。プリアライナ３０は、プリアライメント計測装置である枠体３２と、設置ステージ３４と、一対のシャッタ３６及びシャッタ３８とを有する。シャッタ３６及びシャッタ３８は省略してもよい。
【００１６】
枠体３２は、設置ステージ３４を囲むように形成されている。枠体３２の基板カセット２０、２０、２０側の面と、減圧部１６側の面は、基板９０及び重ね合わせ基板９２を搬入及び搬出可能に、開口されている。
【００１７】
設置ステージ３４の上面には、ロボットアーム２４によって基板９０が搬送される。設置ステージ３４において、基板９０の外形及び向きが仮合わせされる。アライメント接合装置４６に基板９０を装填する場合に、高精度であるがゆえに、狭いアライメント接合装置４６の調整範囲にそれぞれの基板９０が装填されるように、個々の基板９０の位置及び向きを仮合わせする。これにより、後述する減圧部１６のアライメント接合装置４６における基板９０の位置決めが、迅速且つ正確にできる。また、設置ステージ３４の上面には、減圧部１６において貼り合わされた重ね合わせ基板９２が搬送される。この重ね合わせ基板９２は、ロボットアーム２４によって基板カセット２０へと搬送される。
【００１８】
シャッタ３６は、枠体３２の基板カセット２０側の開口を開閉する。シャッタ３８は、枠体３２の減圧部１６側の開口を開閉する。
【００１９】
ロボットアーム２８は、筐体１２の内部であって、減圧部１６とプリアライナ３０との間に配置されている。ロボットアーム２８は、ロボットアーム２４によって設置ステージ３４に搬送された基板９０を真空吸着して、減圧部１６へと搬送する。ロボットアーム２８は、減圧部１６において、結合されて貼り合わされた重ね合わせ基板９２を減圧部１６から設置ステージ３４へと搬送する。
【００２０】
減圧部１６は、基板貼り合わせ装置１０の貼り合わせ工程において、減圧状態に設定される。減圧部１６は、ロードロック室４０と、搬送枠４１と、ロボットアーム４２と、２個の前処理室４４と、３個のアライメント接合装置４６とを備える。尚、アライメント接合装置４６の個数は、３個に限定されるものではなく、スループット比に応じて適宜変更してもよい。
【００２１】
ロードロック室４０は、減圧部１６の内部であって、大気圧部１４の最も近傍に配置されている。ロードロック室４０は、大気圧部１４と減圧部１６とを連結または遮断する。ロードロック室４０は、遮蔽枠５０と、仮載置台５２と、シャッタ５４と、シャッタ５６とを備える。
【００２２】
遮蔽枠５０は、ロードロック室４０を囲む中空形状に形成されている。遮蔽枠５０の大気圧部１４側及び減圧部１６側は、１枚の基板９０及び基板９０、９０を含む重ね合わせ基板９２を搬送可能に開口されている。
【００２３】
仮載置台５２は、遮蔽枠５０の略中央に設置されている。仮載置台５２には、ロボットアーム２８によって搬送される基板９０が載置される。また、仮載置台５２には、ロボットアーム４２によって搬送される貼り合わされた重ね合わせ基板９２が載置される。
【００２４】
シャッタ５４は、ロードロック室４０の大気圧部１４側の開口を開閉する。シャッタ５４が開状態になると、ロードロック室４０が大気圧部１４と連通される。これにより、ロードロック室４０は、大気圧部１４と略同じ気圧となる。この状態で、ロボットアーム２８は、ロードロック室４０とプリアライナ３０との間で、重ね合わせ基板９２を搬送する。
【００２５】
シャッタ５６は、ロードロック室４０の減圧部１６側の開口を開閉する。シャッタ５６が開状態になると、ロードロック室４０は、減圧部１６と連通される。これにより、ロードロック室４０は、減圧部１６と略同じ気圧となる。尚、貼り合わせ工程において、シャッタ５４及びシャッタ５６の両方が開状態になることはない。
【００２６】
搬送枠４１は、減圧部１６の中央部に配置されている。搬送枠４１は、中空の六角柱形状に形成されている。搬送枠４１の６面は、それぞれロードロック室４０、前処理室４４、３個のアライメント接合装置４６のいずれかと対向している。搬送枠４１の６面のそれぞれは、開口している。
【００２７】
ロボットアーム４２は、搬送枠４１の中央部に設けられている。ロボットアーム４２は、シャッタ５４が開状態において、ロボットアーム４２によりロードロック室４０に搬入された基板９０を、前処理室４４に搬送する。ロボットアーム４２は、前処理室４４から何れかのアライメント接合装置４６へと基板９０を搬入する。尚、ロボットアーム４２は、２回に１度、基板９０の上下を反転させて、何れかのアライメント接合装置４６へと搬入する。即ち、ロボットアーム４２は、反転させた基板９０及び反転させていない基板９０を交互に、何れかのアライメント接合装置４６へと搬入する。ロボットアーム４２は、シャッタ５４が開状態において、アライメント接合装置４６から基板９０をロードロック室４０へと搬送する。尚、ロボットアーム４２の代わりに、アライメント接合装置４６のいずれかを基板９０の反転機構にしてもよく、前処理室４４またはプリアライナ３０が、基板９０を反転させるように構成してもよい。
【００２８】
前処理室４４は、搬送枠４１の６面のうち、ロードロック室４０に近い２面に、異なる室内環境を分離するシャッタ４５を介して設けられている。シャッタ４５は、異なる室内環境を有する搬送枠４１及び前処理室４４を分離及び接続する。前処理室４４は、Ａｒガスを充填した状態で、交流のプラズマ電圧を供給して基板９０の表面を洗浄処理する。次に、前処理室４４は、酸素ガスを充填した状態で、交流のプラズマ電圧を供給して基板９０の表面をプラズマ処理する。その後、前処理室４４は、水分を含んだガスによって基板９０の表面を親水化処理する。
【００２９】
３個のアライメント接合装置４６は、搬送枠４１の６面のうち、ロードロック室４０及び前処理室４４が対向していない３面と接合されている。アライメント接合装置４６は、除振ユニット１０４及び減圧室１３０を含む減圧ユニット１０２を有する。減圧ユニット１０２は、シャッタ１３８を介して、搬送枠４１と接合されている。アライメント接合装置４６は、ロボットアーム４２によって搬入された一対の基板９０、９０を位置合わせする。アライメント接合装置４６は、位置合わせした一対の基板９０、９０を加圧して貼り合せて、重ね合わせ基板９２を製造する。尚、基板９０の加圧時に、必要に応じて加熱してもよい。
【００３０】
制御部１８は、基板貼り合わせ装置１０の全体の動作を制御する。制御部１８は、基板貼り合わせ装置１０の電源投入、各種設定等をする場合に、ユーザが外部から操作する操作部を有する。更に、制御部１８は、配備された他の機器と基板貼り合わせ装置１０とを接続する接続部を有する。
【００３１】
次に、貼り合わせ工程の概略について説明する。貼り合わせ工程では、まず、ロボットアーム２４が、基板カセット２０、２０、２０の何れかから基板９０を真空吸着して、プリアライナ３０の設置ステージ３４へと搬送する。
【００３２】
次に、シャッタ５４が開状態となり、ロードロック室４０と大気圧部１４とが連通される。尚、シャッタ５６は閉状態である。この状態で、ロボットアーム２８が、設置ステージ３４上の基板９０を真空吸着した状態で、仮載置台５２へと搬送する。この後、シャッタ５４が閉状態となるとともに、シャッタ５６が開状態となり、ロードロック室４０が大気圧部１４から遮断されるとともに、減圧部１６と連通される。この状態で、ロボットアーム４２が、基板９０を設置ステージ３４から前処理室４４へと搬入する。
【００３３】
前処理室４４では、搬送された基板９０の表面を洗浄処理、処理する。次に、ロボットアーム４２は、前処理室４４からアライメント接合装置４６のいずれかへと基板９０を搬送する。
【００３４】
この後、同様の工程によって、基板９０が、同じアライメント接合装置４６へと搬送される。尚、ロボットアーム４２は、同じアライメント接合装置４６に搬送する一対の基板９０、９０のうち、一方の基板９０の上下を反転させて、アライメント接合装置４６へと搬送する。尚、搬送途中に基板反転装置を設けて、当該装置により２枚の基板９０のうち一方の基板９０を反転させてもよい。この後、アライメント接合装置４６は、一方の基板９０を水平方向に移動させて、他方の基板９０と位置合わせする。
【００３５】
次に、アライメント接合装置４６は、一方の基板９０を上方へと移動させて、他方の基板９０と接触させる。アライメント接合装置４６は、基板９０を上下方向から加圧する。また、アライメント接合装置４６は、必要な場合は、基板９０、９０を結合温度まで加熱した後、結合温度を維持する。これにより、基板９０、９０が、結合されて貼り合わされた重ね合わせ基板９２が形成される。このとき上側の基板９０と下側の基板９０との間に温度差を与えることで、基板９０の伸縮による寸法差を補正することができる。
【００３６】
次に、シャッタ５６が開状態になるとともに、シャッタ５４が閉状態となる。これにより、ロードロック室４０が大気圧部１４から遮断され、減圧部１６と連通される。ロボットアーム４２は重ね合わせ基板９２をアライメント接合装置４６からロードロック室４０へと搬送する。
【００３７】
次に、シャッタ５６が閉状態となるとともに、シャッタ５４が開状態になる。これにより、ロードロック室４０が減圧部１６から遮断されるとともに、大気圧部１４と連通される。この状態で、ロボットアーム２８が、重ね合わせ基板９２をロードロック室４０から設置ステージ３４へと搬送する。この後、ロボットアーム２８が、重ね合わせ基板９２を基板カセット２０、２０、２０の何れかに搬出する。これにより、基板貼り合わせ装置１０による重ね合わせ基板９２の貼り合わせ工程が終了して、重ね合わせ基板９２が完成する。
【００３８】
図２は、アライメント接合装置の全体構成図である。図３は、アライメント接合装置の上部の拡大図である。図４は、駆動部の配置を説明する概略平面図である。図２に矢印で示すＸＹＺをＸＹＺ方向とする。尚、＋Ｘ方向は、紙面表側に向かう方向である。また、＋Ｚ方向は実空間の上方向であり、−Ｚ方向は実空間の下方向である。
【００３９】
図２〜図４に示すように、アライメント接合装置４６は、減圧ユニット１０２と、除振ユニット１０４と、下ステージ１０６と、上ステージ１０８と、自重キャンセラ１１０と、磁気ベアリング部１１２と、Ｘ駆動部１１４と、２個のＹ駆動部１１６と、３個のＺ駆動部１１８と、３個の顕微鏡１２０と、位置検出部１２２とを有する。
【００４０】
減圧ユニット１０２は、減圧室１３０と、ベースフレーム１３２と、上減圧封止部材１３４と、下減圧封止部材１３６と、シャッタ１３８と、排気管１４０とを備える。
【００４１】
減圧室１３０は、中空の直方体状に形成されている。減圧室１３０は、下ステージ１０６及び上ステージ１０８を覆う。減圧室１３０の上面の外周部には、複数、例えば３個所の支持開口１４２が形成されている。支持開口１４２は、減圧室１３０の周壁を貫通している。複数の支持開口１４２には、除振ユニット１０４の一部が挿入される。複数の支持開口１４２は、減圧室１３０の上面の中心の周りに等角度間隔で配置されている。例えば、６個の支持開口１４２が形成されている場合、支持開口１４２は、減圧室１３０の上面の中心の周りに６０°間隔で配置される。
【００４２】
減圧室１３０の上面の中央部には、顕微鏡１２０と同数、例えば３個の観察窓１４４が形成されている。観察窓１４４は、顕微鏡１２０が観察できる光を透過可能な材料により構成されている。尚、観察窓１４４の個数は、２個または４個以上の複数であってもよい。
【００４３】
減圧室１３０の−Ｘ側の側面の中央部には、Ｘ保持穴１４６が形成されている。Ｘ保持穴１４６は、Ｘ駆動部１１４を保持する。減圧室１３０の＋Ｙ側の側面の上部には、基板９０、９０を搬入するための搬入口１４８が、形成されている。
【００４４】
減圧室１３０の＋Ｙ側の側面の中央部には、２個のＹ保持穴１５０が形成されている。Ｙ保持穴１５０は、Ｙ駆動部１１６を保持する。減圧室１３０の＋Ｙ側の側面の下部には、排気口１５２が形成されている。減圧室１３０の−Ｙ側の側面には、主位置検出窓１５４が形成されている。主位置検出窓１５４は、位置検出部１２２が検出する位置検出光を透過可能な材料によって構成されている。
【００４５】
減圧室１３０の下面の外周部には、３個のＺ保持穴１５６が形成されている。３個のＺ保持穴１５６は、減圧室１３０の下面の中心の周りに略等角度間隔で配置されている。Ｚ保持穴１５６は、Ｚ駆動部１１８を保持する。減圧室１３０の下面の中心部には、摺動穴１５８が形成されている。摺動穴１５８には、自重キャンセラ１１０の一部が挿入される。減圧室１３０の下面の摺動穴１５８とＺ保持穴１５６との間には、補助位置検出窓１６０が形成されている。補助位置検出窓１６０は、位置検出部１２２が検出する位置検出光を透過可能な材料によって構成されている。
【００４６】
ベースフレーム１３２は、複数本、例えば、４本の柱部材を有する。ベースフレーム１３２は、減圧室１３０の下面に固定されている。ベースフレーム１３２は、床等に固定されている。これにより、ベースフレーム１３２は、減圧室１３０を支持する。
【００４７】
上減圧封止部材１３４は、支持封止部材の一例であって、支持開口１４２と除振ユニット１０４との間の隙間を封止する。下減圧封止部材１３６は、摺動穴１５８と自重キャンセラ１１０との間の隙間を封止する。上減圧封止部材１３４及び下減圧封止部材１３６には、弾性変形可能なベローズ、Ｏリング、樹脂製の板状リング等が適用される。
【００４８】
シャッタ１３８は、搬入口１４８の外側に設けられている。シャッタ１３８は、上下方向に移動する。これにより、シャッタ１３８は、基板９０を搬入する場合は、搬入口１４８を開状態にする。一方、シャッタ１３８は、減圧室１３０の内部を減圧状態にする場合には、閉状態に切り替える。
【００４９】
排気管１４０は、排気口１５２に接続される。排気管１４０は、図示しない減圧ポンプに接続されている。これにより、減圧室１３０の内部の気体が、排気口１５２及び排気管１４０を介して排気されて、減圧室１３０が減圧状態となる。
【００５０】
除振ユニット１０４は、減圧ユニット１０２から除振した状態で、下ステージ１０６及び上ステージ１０８を支持する。除振ユニット１０４は、除振フレーム１６２と、除振台１６４と、複数の上ステージ支持腕１６６と、加重センサ１６８とを備える。
【００５１】
除振フレーム１６２は、中空の直方体形状に形成されている。除振フレーム１６２は、減圧室１３０を囲むように設けられている。除振フレーム１６２は、磁気ベアリング部１１２及び自重キャンセラ１１０を介して、下ステージ１０６を保持する。除振フレーム１６２は、上ステージ支持腕１６６を介して、上ステージ１０８を保持する。除振フレーム１６２の＋Ｙ側の側面の中央部には、排気管用穴１７０が形成されている。排気管用穴１７０には、排気管１４０が非接触で通される。除振フレーム１６２の＋Ｙ側の側面の上部には、複数のコネクタ穴１７２が形成されている。除振フレーム１６２の下面には、複数のベース穴１７４が形成されている。ベース穴１７４には、ベースフレーム１３２が、ベース穴１７４と非接触で挿入される。
【００５２】
除振台１６４は、除振フレーム１６２を支持する。除振台１６４は、除振フレーム１６２とベースフレーム１３２との間に設けられている。除振台１６４は、振動の伝達を抑制する。これにより、除振フレーム１６２は、減圧ユニット１０２から除振される。この結果、ベースフレーム１３２及び減圧室１３０等が振動しても、除振台１６４により、除振フレーム１６２への振動の伝達が抑制される。尚、除振台１６４は、弾性体等によって振動を吸収するパッシブ型でもよく、電気制御によって振動を打ち消すアクティブ型でもよい。
【００５３】
上ステージ支持腕１６６は、支持部材の一例であって、除振フレーム１６２の上面に設けられている。上ステージ支持腕１６６は、支持開口１４２と同じ数設けられている。上ステージ支持腕１６６は、減圧室１３０の支持開口１４２を貫通している。従って、上ステージ支持腕１６６の下端部は、減圧室１３０の内部に達する。また、上ステージ支持腕１６６の周りと支持開口１４２との隙間には、上減圧封止部材１３４により封止されている。これにより、上ステージ支持腕１６６は、一対の基板９０、９０の接触によって生じる力を、上減圧封止部材１３４を介して除振フレーム１６２に伝達する。上ステージ支持腕１６６の下端は、加重センサ１６８を介して、上ステージ１０８を支持する。
【００５４】
加重センサ１６８は、上ステージ１０８と上ステージ支持腕１６６との間に設けられている。加重センサ１６８は、Ｚ駆動部１１８によって基板９０、９０に作用する圧力を検出する。
【００５５】
下ステージ１０６は、下基板チャック９６と、下ステージ本体１７６と、３本の連結部材１７８と、加熱部の一例である下加熱部１８０とを備えている。下基板チャック９６は、下ステージ１０６の上面に固定されている。下基板チャック９６は、基板９０を静電吸着する。これにより、下ステージ１０６の下ステージ本体１７６の上面は、下基板チャック９６を介して、基板９０を支持する。
【００５６】
下ステージ本体１７６は、減圧室１３０の中央部に設けられている。下ステージ本体１７６は、後述する各駆動部の永久磁石とコイルとの間のギャップの範囲、例えば、数ｍｍ程度の範囲で、移動可能に支持されている。下ステージ本体１７６の上面は、ＸＹ平面と平行な平面に形成されている。
【００５７】
３個の連結部材１７８の上端は、下ステージ本体１７６の下面に一体的に固定されている。３個の連結部材１７８の下端は、それぞれ３個のＺ駆動部１１８のいずれかに連結されている。
【００５８】
下加熱部１８０は、下ステージ本体１７６の上部に設けられている。下加熱部１８０は、下基板チャック９６を介して、基板９０を加熱する。
【００５９】
上ステージ１０８は、下ステージ１０６の上方に設けられている。上ステージ１０８は、上ステージ本体１８２と、加熱部の一例である上加熱部１８４と、上基板チャック９４とを有する。
【００６０】
上基板チャック９４は、上ステージ本体１８２の下面に固定されている。上基板チャック９４は、基板９０を静電吸着する。これにより、上ステージ本体１８２の上ステージ本体１８２は、上基板チャック９４を介して、基板９０を支持する。上基板チャック９４には、３個の観察孔９７が形成されている。３個の観察孔９７は、上基板チャック９４を上下方向に貫通する。観察孔９７には、加圧に耐えることを目的として、観察光を透過する部材が埋め込まれている。
【００６１】
上ステージ本体１８２の下面は、ＸＹ平面と平行な平面に形成されている。上ステージ本体１８２の上ステージ本体１８２の下面は、下ステージ本体１７６の上面と対向して配される。上ステージ本体１８２には、３個の観察開口１８６が形成されている。観察開口１８６は、上ステージ本体１８２を上下方向に貫通する。３個の観察開口１８６は、減圧室１３０の３個の観察窓１４４のいずれかの下方に形成されている。また、３個の観察開口１８６は、上ステージ本体１８２に固定された上基板チャック９４の観察孔９７の上方に位置する。これにより、観察窓１４４、観察開口１８６及び観察孔９７が一直線上に配置されて、基板９０、９０が観察窓１４４の外から観察可能となる。
【００６２】
上加熱部１８４は、上ステージ本体１８２の下部に設けられている。上加熱部１８４は、上基板チャック９４を介して、基板９０を加熱する。
【００６３】
自重キャンセラ１１０は、下ステージ１０６の自重をキャンセルする。自重キャンセラ１１０の主要部は、減圧室１３０の外部に配置されている。自重キャンセラ１１０は、磁気ベアリング部１１２を介して、下ステージ１０６を支持する。自重キャンセラ１１０は、除振フレーム１６２に支持されている。自重キャンセラ１１０は、シリンダ１８８と、ピストン１９０と、Ｚガイド部材１９２と、配管１９４と、圧力センサ１９６とを備える。
【００６４】
シリンダ１８８は、円筒形状に形成されている。シリンダ１８８の上部は、開口されている。
【００６５】
ピストン１９０は、円板部２００と、円柱部２０２とを備える。円板部２００は、円柱部２０２の下端部に設けられている。円板部２００の外径は、シリンダ１８８の内径と略等しい円板状に形成されている。円柱部２０２は、上下方向に延びる円柱形状に形成されている。円柱部２０２の上部は、摺動穴１５８に挿入されて、減圧室１３０の内部まで延びる。円柱部２０２の周りと摺動穴１５８との間は、下減圧封止部材１３６によって封止されている。円柱部２０２の上端部は、磁気ベアリング部１１２に連結されている。
【００６６】
Ｚガイド部材１９２は、シリンダ１８８の内部の上部に固定されている。Ｚガイド部材１９２は、上下方向に延びる円筒形状に形成されている。Ｚガイド部材１９２の中央部には、ピストン１９０の円柱部２０２が挿通されている。Ｚガイド部材１９２の内径は、ピストン１９０の円柱部２０２の外径と略等しい。これにより、Ｚガイド部材１９２は、ピストン１９０をＺ軸方向にガイドする。
【００６７】
配管１９４は、シリンダ１８８の内部に連通されている。圧力センサ１９６は、配管１９４の途中部に設けられている。圧力センサ１９６は、シリンダ１８８の圧力を検出する。これにより、図示しないポンプによって設定された高圧及び低圧を制御弁により制御して、シリンダ１８８の内部に流体を供給、または、シリンダ１８８の内部から流体を排出する。これにより、ピストン１９０が、上下方向に移動して、下ステージ１０６の自重をキャンセルする。
【００６８】
磁気ベアリング部１１２は、自重キャンセラ１１０を介して、除振フレーム１６２と下ステージ１０６とを連結する。磁気ベアリング部１１２は、平面座２０４と、部分球面座２０６と、部分球面部材２０８とを有する。
【００６９】
平面座２０４は、自重キャンセラ１１０のピストン１９０の上面に固定されている。平面座２０４の上面は、水平面と平行な平面状に形成されている。平面座２０４は、永久磁石または電磁石を含み磁力を有する。
【００７０】
部分球面座２０６は、平面座２０４の上方に配置されている。部分球面座２０６の下面は、水平面と平行な平面状に形成されている。部分球面座２０６の上面の中央部は、凹状の部分球面に形成されている。部分球面座２０６は、永久磁石または電磁石を含み磁力を有する。ここで、部分球面座２０６の磁力は、平面座２０４の磁力と反発する。これにより、部分球面座２０６の下面と平面座２０４の上面との間には磁気ベアリングが形成され、部分球面座２０６が、平面座２０４から浮いた状態で保持される。また、部分球面座２０６の下面と平面座２０４の上面は、ともに水平面と平行な平面なので、部分球面座２０６は、平面座２０４に対して、水平方向、即ち、ＸＹ平面で移動できる。
【００７１】
部分球面部材２０８は、部分球面座２０６の部分球面の上方に配置されている。部分球面部材２０８の下面は、凸状の部分球面に形成されている。これにより、部分球面部材２０８の下面は、部分球面座２０６の部分球面と略平行になる。部分球面部材２０８は、永久磁石または電磁石を含み磁力を有する。ここで、部分球面部材２０８の磁力は、部分球面座２０６の磁力と反発する。これにより、部分球面部材２０８の下面と部分球面座２０６の上面との間には、磁気ベアリングが形成され、部分球面部材２０８が、部分球面座２０６の上面から浮いた状態で保持される。また、部分球面部材２０８の下面と部分球面座２０６の上面は、ともに部分球面なので、部分球面部材２０８はＺ軸に対して傾斜できる。部分球面部材２０８の上面は、下ステージ１０６の下面に固定されている。尚、上記ベアリングは、磁気浮上の代わりにころがり球を用いてもよい。
【００７２】
これにより、下ステージ１０６は、自重キャンセラ１１０から間隔を開けて浮いた状態で支持される。この結果、下ステージ１０６は、水平面内で移動可能に、且つ、Ｚ軸に対して傾斜可能に自重キャンセラ１１０に自重をキャンセルされた状態で支持される。
【００７３】
Ｘ駆動部１１４の一例は、ＶＣＭ（Voice Coil Motor）であって、Ｘ永久磁石２１０と、Ｘコネクタ２１２と、Ｘコイル２１４とを有する。Ｘ永久磁石２１０は、下ステージ１０６の−Ｘ側の面に設けられている。Ｘコネクタ２１２は、減圧室１３０のＸ保持穴１４６に埋め込まれて固定されている。Ｘコネクタ２１２は、外部の電源に接続されている。Ｘコイル２１４は、Ｘコネクタ２１２の減圧室１３０側に固定されている。Ｘコイル２１４は、Ｘ永久磁石２１０と非接触の位置に配置される。Ｘコイル２１４には、Ｘコネクタ２１２から電力が供給される。これにより、Ｘコイル２１４とＸ永久磁石２１０との間には、Ｘ方向の磁力が作用して、互いに反力を受ける。この結果、下ステージ１０６がＸ方向に駆動する。尚、Ｘコイル２１４とＸ永久磁石２１０との間に作用する磁力のＸ方向の延長線上に下ステージ１０６の重心を配置することが好ましい。
【００７４】
２個のＹ駆動部１１６の一例は、ＶＣＭである。２個のＹ駆動部１１６は、互いにＹ方向に間隔を開けて配置されている。Ｙ駆動部１１６は、Ｙ永久磁石２１６と、Ｙコネクタ２１８と、Ｙコイル２２０とを有する。Ｙ永久磁石２１６は、下ステージ１０６の＋Ｙ側の面に設けられている。Ｙコネクタ２１８は、減圧室１３０のＹ保持穴１５０に埋め込まれて固定されている。各Ｙコネクタ２１８は、それぞれ個別に外部の電源に接続され、異なる電力が供給できる。Ｙコイル２２０は、Ｙコネクタ２１８の減圧室１３０側に固定されている。Ｙコイル２２０は、Ｙ永久磁石２１６と非接触の位置に配置される。Ｙコイル２２０には、Ｙコネクタ２１８から電力が供給される。これにより、Ｙコイル２２０とＹ永久磁石２１６との間には、Ｙ方向の磁力が作用して、互いに反力を受ける。この結果、下ステージ１０６がＹ方向に駆動する。また、２個のＹコイル２２０に異なる値の電力を供給することにより、下ステージ１０６をＺ軸の周りに回転させる。尚、Ｘ軸周りのモーメントが発生しないように、２個のＹ駆動部１１６を下ステージ１０６の重心を含む平面状に配置することが好ましい。
【００７５】
Ｚ駆動部１１８は、近接用駆動部の一例である。３個のＺ駆動部１１８の一例は、ＶＣＭである。３個のＺ駆動部１１８は、下ステージ１０６の重心の周りに略等角度間隔で配置されている。Ｚ駆動部１１８は、一方の駆動素子の一例であるＺ永久磁石２２２と、Ｚコネクタ２２４と、他方の駆動素子の一例であるＺコイル２２６とを有する。Ｚ永久磁石２２２は、下ステージ１０６の−Ｚ面に固定されている。Ｚコネクタ２２４は、減圧室１３０のＺ保持穴１５６に埋め込まれて固定されている。各Ｚコネクタ２２４は、それぞれ個別に外部の電源に接続され、異なる電力が供給できる。Ｚコイル２２６は、Ｚコネクタ２２４の減圧室１３０側に設けられている。これにより、Ｚコイル２２６は、Ｚコネクタ２２４を介して、減圧室１３０に固定される。Ｚコイル２２６は、Ｚ永久磁石２２２と非接触の位置に配置される。Ｚコイル２２６には、Ｚコネクタ２２４から電力が供給される。これにより、Ｚコイル２２６とＺ永久磁石２２２との間には、Ｚ方向の磁力が作用して、互いに反力を受ける。Ｚ駆動部１１８は、下ステージ１０６をＺ方向に移動させる。この結果、Ｚ駆動部１１８は、下ステージ１０６を上ステージ１０８に対して近接離間させる。また、３個のＺコイル２２６に異なる値の電力を供給することにより、下ステージ１０６をＸ軸またはＹ軸の周りに回転させる。尚、３組のＺコイル２２６とＺ永久磁石２２２との間の磁力が等しいと場合に、Ｘ軸及びＹ軸周りのモーメントが発生しないように、３個のＺ駆動部１１８を配置することが好ましい。更に、Ｚ駆動部１１８は、上基板チャック９４に保持された基板９０と下基板チャック９６に保持された基板９０とを接触させた後、更に、基板９０と基板９０とを加圧する機能を有する。
【００７６】
３個の顕微鏡１２０は、それぞれ減圧室１３０の３個の観察窓１４４のいずれかの上方に配置されている。顕微鏡１２０は、基板９０を透過可能な光により上基板チャック９４に保持された基板９０に付与されたマークと、下基板チャック９６に保持された基板９０に付与されたマークとを同時に観察できることが好ましい。これにより、上側の基板９０と、下側の基板９０との相対位置のずれを容易に検出できる。尚、顕微鏡１２０の個数は、３個以外であってもよい。顕微鏡１２０が１個の場合、計測点の間で顕微鏡を移動させる必要がある。
【００７７】
このような顕微鏡１２０の一例は、二重焦点または共焦点顕微鏡である。この結果、顕微鏡１２０は、上側の基板９０に付与されたマークと下側の基板９０に付与されたマークとを同時に観察できる。
【００７８】
位置検出部１２２は、上ステージ反射部２２８と、上ステージ用Ｙ干渉計２３０と、下ステージ反射部２３２と、２個の下ステージ用Ｙ干渉計２３４と、Ｚ反射部２３６と、反射鏡２３８と、Ｚ干渉計２４０とを有する。
【００７９】
上ステージ反射部２２８は、上ステージ１０８の−Ｙ側の端部に設けられている。上ステージ用Ｙ干渉計２３０は、主位置検出窓１５４を介して、レーザ光を上ステージ反射部２２８に照射して、反射されたレーザ光の干渉を計測する。これにより、上ステージ１０８のＹ方向の位置が検出される。
【００８０】
下ステージ反射部２３２は、下ステージ１０６の−Ｙ側の端部に設けられている。下ステージ用Ｙ干渉計２３４は、レーザ光を下ステージ反射部２３２に照射して、反射されたレーザ光の干渉を計測する。これにより、下ステージ１０６のＹ方向の位置が検出される。更に、２個の下ステージ用Ｙ干渉計２３４が、干渉を計測することにより、下ステージ１０６のＸ軸周りの傾斜を検出する。
【００８１】
Ｚ反射部２３６は下ステージ１０６の下面に設けられている。反射鏡２３８は、自重キャンセラ１１０のシリンダ１８８の−Ｙ側の側面に設けられている。Ｚ干渉計２４０は、反射鏡２３８を介してＺ反射部２３６にレーザ光を照射して、反射されたレーザ光の干渉を計測する。これにより、下ステージ１０６のＺ方向の位置が検出される。
【００８２】
尚、位置検出部１２２は、下ステージ１０６及び上ステージ１０８のＸ方向の位置及びＹ軸周りの傾斜、Ｚ軸周りの傾斜を検出する干渉計を有するが、上述のＹ方向の干渉計と同様の構成のため説明を省略する。
【００８３】
図５は、下加熱部１８０近傍の拡大側面図である。図５に示すように、下加熱部１８０は、複数に分割されている。各下加熱部１８０は、断熱材１８１を介して、下ステージ本体１７６に設けられている。これにより、下加熱部１８０の下側は断熱され、下加熱部１８０は基板９０側のみを加熱する。下ステージ本体１７６の中央に配置された下加熱部１８０は、固定されるとともに、周囲に配置された下加熱部１８０は、放射方向に移動する。これにより、熱膨張による基板９０の歪みが抑制される。尚、上加熱部１８４も同様に構成されている。
【００８４】
次に、アライメント接合装置４６の動作を説明する。図６〜図８は、アライメント接合装置における貼り合わせ工程を説明する概略図である。図９は、下ステージが上方へ移動した状態のアライメント接合装置の全体構成図である。
【００８５】
まず、シャッタ１３８が開状態となるとともに、下ステージ１０６が、図２及び図３に示す初期位置である下方に配置される。この状態で、ロボットアーム４２が、上下を反転させた後、基板９０を減圧室１３０に搬入する。次に、除振台１６４によって減圧ユニット１０２から除振された除振フレーム１６２によって支持された上ステージ１０８に固定された上基板チャック９４が、搬入された基板９０を静電吸着して保持する。これにより、図６に示すように、上ステージ１０８の上ステージ本体１８２が、上基板チャック９４を介して、基板９０を支持する。この後、ロボットアーム４２は減圧室１３０から退避する。
【００８６】
次に、ロボットアーム４２は、基板９０を減圧室１３０に搬入する。自重キャンセラ１１０を介して、除振フレーム１６２に支持された下ステージ１０６に固定された下基板チャック９６が、基板９０を静電吸着する。これにより、図７に示すように、下ステージ１０６の下ステージ本体１７６が、下基板チャック９６を介して、基板９０を支持する。尚、下ステージ１０６は、Ｚ駆動部１１８によっても支持されているが、下ステージ１０６と連結されているＺ永久磁石２２２は、減圧室１３０に固定されているＺコイル２２６から間隔を開けて分離された状態で支持されている。この後、ロボットアーム４２が減圧室１３０から退避する。
【００８７】
次に、シャッタ１３８が閉状態になり、減圧室１３０が封止される。この状態で、減圧室１３０の内部の気体が、排気管１４０を介して、排気される。この結果、減圧室１３０が減圧状態となる。次に、Ｚ駆動部１１８が、自重キャンセラ１１０によって自重がキャンセルされた下ステージ１０６を上方へと移動させる。尚、自重キャンセラ１１０は、圧力センサ１９６によってシリンダ１８８の内部の圧力を検出しつつ、シリンダ１８８の流体を供給して、ピストン１９０を下ステージ１０６の移動に追従させる。これにより、上側の基板９０と下側の基板９０とが近接した状態となる。この状態で、３個の顕微鏡１２０により基板９０と基板９０とに付与されたマークを観察する。２枚の基板９０、９０のマークがずれている場合、位置検出部１２２によって、上ステージ１０８の位置、及び、下ステージ１０６の位置と傾斜を検出しつつ、それらのマークが一致するようにＸ駆動部１１４及びＹ駆動部１１６が下ステージ１０６を移動させる。ここで、磁気ベアリング部１１２の部分球面座２０６及び部分球面部材２０８は、平面座２０４から浮上した状態で、下ステージ１０６とともに、ＸＹ平面上を移動する。
【００８８】
この後、基板９０、９０のマークが一致したら、Ｚ駆動部１１８が、下ステージ１０６を上方へと移動させる。これにより、図８及び図９に示すように、上基板チャック９４に保持された基板９０の下面と、下基板チャック９６に保持された基板９０の上面とが接触する。この状態から、Ｚ駆動部１１８が、更に、下ステージ１０６を上方へ移動させることにより、基板９０と基板９０とが加圧される。この状態を維持しつつ、必要な場合は、下加熱部１８０及び上加熱部１８４により、基板９０、９０を結合可能な結合温度まで昇温して維持する。尚、下加熱部１８０及び上加熱部１８４による加熱は、省略してもよい。この後、基板９０と基板９０とが結合すると、上ステージ１０８の上基板チャック９４が、基板９０の静電吸着を終了する。この後、Ｚ駆動部１１８が下ステージ１０６を下方へと移動させると、下ステージ１０６とともに、基板９０、９０を保持する下基板チャック９６が下方へ移動する。
【００８９】
上述したように本実施形態の基板貼り合わせ装置１０のアライメント接合装置４６では、Ｘ駆動部１１４のＸコイル２１４が減圧ユニット１０２の減圧室１３０に固定されるとともに、Ｘ永久磁石２１０が下ステージ１０６に固定されている。これにより、アライメント接合装置４６は、Ｘコイル２１４が固定されている減圧室１３０が振動しても、除振フレーム１６２に保持されている下ステージ１０６に振動が伝達することを抑制できる。この結果、減圧室１３０を排気中であっても、下ステージ１０６に保持された基板９０と、上ステージ１０８に保持された基板９０との位置合わせの精度を向上できる。更に、Ｘコイル２１４とＸ永久磁石２１０は、非接触状態である。従って、Ｘコイル２１４とＸ永久磁石２１０との間で振動が伝達されることを抑制できる。また、Ｘコイル２１４とＸ永久磁石２１０が非接触なので、Ｘコイル２１４が受ける反力をベースフレーム１３２に逃がすことができる。尚、Ｙ駆動部１１６及びＺ駆動部１１８も同様の構成であり、減圧室１３０から下ステージ１０６への振動の伝達を抑制できる。
【００９０】
アライメント接合装置４６では、上ステージ１０８が、除振フレーム１６２に固定され、減圧室１３０を貫通した上ステージ支持腕１６６によって支持されている。また、上ステージ支持腕１６６の周りと減圧室１３０との間は、上減圧封止部材１３４によって封止されている。これにより、上ステージ１０８に振動が伝達されることを抑制しつつ、減圧室１３０の減圧状態を維持できる。更に、上減圧封止部材１３４を弾性変形可能なベローズ等によって構成することにより、減圧室１３０の振動が上ステージ支持腕１６６に伝達されることをより抑制できる。
【００９１】
アライメント接合装置４６では、Ｘ駆動部１１４のＸコイル２１４がＸコネクタ２１２を介して減圧室１３０に固定されている。これにより、Ｘコネクタ２１２を外部の電源に容易に接続することができる。Ｙ駆動部１１６及びＺ駆動部１１８に関しても同様である。
【００９２】
アライメント接合装置４６では、磁気ベアリング部１１２によって、下ステージ１０６を保持している。ここで、磁気ベアリング部１１２は、平面座２０４、部分球面座２０６及び部分球面部材２０８のそれぞれの間に磁気ベアリングとして機能する空間が形成されている。これにより、磁気ベアリング部１１２は、下ステージ１０６に伝達する振動を低減できる。
【００９３】
アライメント接合装置４６では、自重キャンセラ１１０が、下ステージ１０６を支持している。従って、下ステージ１０６の自重が自重キャンセラ１１０によってキャンセルされるので、Ｚ駆動部１１８が必要な駆動力を低減できる。これにより、Ｚ駆動部１１８を小さくすることができるので、減圧室１３０を小さくすることができる。
【００９４】
アライメント接合装置４６では、顕微鏡１２０によって、貼り合わせの前後、及び、貼り合わせの工程中でも、基板９０に付与されたマークを観察できる。従って、アライメント接合装置４６は、貼り合わせ工程中の基板９０と基板９０との位置ずれを観察できるとともに、貼り合わせ後の基板９０と基板９０との貼り合わせ精度を確認できる。
【００９５】
図１０は、駆動部の配置を変更した実施形態によるアライメント接合装置の全体構成図である。尚、上述した実施形態と同様の構成には、同じ符号を付与する。
【００９６】
図１０に示すように、アライメント接合装置３４６では、Ｚ駆動部１１８が減圧室１３０の外部に設けられている。Ｚ駆動部１１８は、ベースフレーム１３２から突出した保持部３５６に保持されている。また、下ステージ１０６の連結部材３７８の下端は、減圧室１３０の下面に形成された貫通穴３６６を通って、減圧室１３０の外部まで延びる。連結部材３７８の下端は、Ｚ駆動部１１８のＺ永久磁石２２２に固定されている。連結部材３７８の周りと減圧室１３０との間には、連結封止部材３３６が設けられている。
【００９７】
アライメント接合装置４６では、Ｚ駆動部１１８を減圧室１３０の外部に設けることにより、減圧室１３０を小型化できる。これにより、減圧室１３０を減圧状態にするための時間を低減できるので、重ね合わせ基板９２の製造時間を短縮できる。尚、Ｘ駆動部１１４及びＹ駆動部１１６も減圧室１３０の外部に設けてもよい。
【００９８】
上述した各実施形態では、顕微鏡１２０を除振フレーム１６２に固定したが、顕微鏡１２０をＸＹ面内で移動可能に構成してもよい。また、顕微鏡１２０をＺ方向に移動可能にしてもよい。この場合、顕微鏡１２０が、Ｚ方向に移動して、上側の基板９０のマークと下側の基板９０のマークとを個別に撮像するようにしてもよい。
【００９９】
顕微鏡１２０が、上側の基板９０と下側の基板９０の間に進退可能にしてもよい。これにより、基板９０の貼り合わせ面からマークを観察できる。また、顕微鏡１２０が、側面から基板９０を撮像するように配置してもよい。
【０１００】
基板９０が基板ホルダによって保持された状態で、アライメント接合装置４６に搬入されてもよい。この場合、基板ホルダは、上基板チャック９４及び下基板チャック９６と略同様の構成になる。この場合、上ステージ本体１８２及び下ステージ本体１７６が、基板ホルダを静電吸着する。
【０１０１】
減圧室１３０は、基板９０のみを囲み、各ステージ及び各駆動部を減圧室１３０の外部に設けてもよい。
【０１０２】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【０１０３】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【０１０４】
１０ 基板貼り合わせ装置、 １２ 筐体、 １４ 大気圧部、 １６ 減圧部、 １８ 制御部、 ２０ 基板カセット、 ２４ ロボットアーム、 ２８ ロボットアーム、 ３０ プリアライナ、 ３２ 枠体、 ３４ 設置ステージ、 ３６ シャッタ、 ３８ シャッタ、 ４０ ロードロック室、 ４１ 搬送枠、 ４２ ロボットアーム、 ４４ 前処理室、 ４５ シャッタ、 ４６ アライメント接合装置、 ５０ 遮蔽枠、 ５２ 仮載置台、 ５４ シャッタ、 ５６ シャッタ、 ９０ 基板、 ９２ 重ね合わせ基板、 ９４ 上基板チャック、 ９６ 下基板チャック、 ９７ 観察孔、 １０２ 減圧ユニット、 １０４ 除振ユニット、 １０６ 下ステージ、 １０８ 上ステージ、 １１０ 自重キャンセラ、 １１２ 磁気ベアリング部、 １１４ Ｘ駆動部、 １１６ Ｙ駆動部、 １１８ Ｚ駆動部、 １２０ 顕微鏡、 １２２ 位置検出部、 １３０ 減圧室、 １３２ ベースフレーム、 １３４ 上減圧封止部材、 １３６ 下減圧封止部材、 １３８ シャッタ、 １４０ 排気管、 １４２ 支持開口、 １４４ 観察窓、 １４６ Ｘ保持穴、 １４８ 搬入口、 １５０ Ｙ保持穴、 １５２ 排気口、 １５４ 主位置検出窓、 １５６ Ｚ保持穴、 １５８ 摺動穴、 １６０ 補助位置検出窓、 １６２ 除振フレーム、 １６４ 除振台、 １６６ 上ステージ支持腕、 １６８ 加重センサ、 １７０ 排気管用穴、 １７２ コネクタ穴、 １７４ ベース穴、 １７６ 下ステージ本体、 １７８ 連結部材、 １８０ 下加熱部、 １８１ 断熱材、 １８２ 上ステージ本体、 １８４ 上加熱部、 １８６ 観察開口、 １８８ シリンダ、 １９０ ピストン、 １９２ Ｚガイド部材、 １９４ 配管、 １９６ 圧力センサ、 ２００ 円板部、 ２０２ 円柱部、 ２０４ 平面座、 ２０６ 部分球面座、 ２０８ 部分球面部材、 ２１０ Ｘ永久磁石、 ２１２ Ｘコネクタ、 ２１４ Ｘコイル、 ２１６ Ｙ永久磁石、 ２１８ Ｙコネクタ、 ２２０ Ｙコイル、 ２２２ Ｚ永久磁石、 ２２４ Ｚコネクタ、 ２２６ Ｚコイル、 ２２８ 上ステージ反射部、 ２３０ 上ステージ用Ｙ干渉計、 ２３２ 下ステージ反射部、 ２３４ 下ステージ用Ｙ干渉計、 ２３６ Ｚ反射部、 ２３８ 反射鏡、 ２４０ Ｚ干渉計、 ３３６ 連結封止部材、 ３４６ アライメント接合装置、 ３５６ 保持部、 ３６６ 貫通穴、 ３７８ 連結部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の基板のうち第一の基板を支持する第１ステージと、
前記第１ステージに対向して配され、前記複数の基板のうち第二の基板を支持する第２ステージと、
少なくとも前記第１ステージ及び前記第２ステージに支持された前記第一の基板及び前記第二の基板を囲む減圧室を有する減圧ユニットと、
前記減圧ユニットから除振され、前記第１ステージ及び前記第２ステージを支持するフレームと、
前記第１ステージ及び前記第２ステージの一方に固定された可動子と、前記減圧ユニットに固定された固定子とを有し、前記第１ステージと前記第２ステージとを相対移動させる駆動部とを備える基板貼り合わせ装置。
【請求項２】
前記減圧室の周壁を貫通して、前記第１ステージおよび前記第２ステージの他方を支持する支持部材と、
前記支持部材と前記減圧室との間を封止する支持封止部材と
を更に備える請求項１に記載の基板貼り合わせ装置。
【請求項３】
前記駆動部は、前記第一の基板と前記第二の基板とを互いに接触させるべく前記第１ステージと前記第２ステージとを互いに近接させる近接用駆動部を有し、
前記支持部材は、前記近接用駆動部による前記第一の基板及び前記第二の基板の接触により生じる力を前記フレームに伝える請求項２に記載の基板貼り合わせ装置。
【請求項４】
前記固定子は、前記減圧室に固定されたコイルを有し、
前記可動子は、永久磁石を有する
請求項１または２に記載の基板貼り合わせ装置。
【請求項５】
前記減圧ユニットは、前記減圧室を支持するベースフレームを有し、
前記固定子は、前記減圧室の外部に設けられ、前記ベースフレームに固定されたコイルを有し、
前記可動子は、前記減圧室の外部に設けられた永久磁石を有する請求項１または２に記載の基板貼り合わせ装置。
【請求項６】
前記第１ステージおよび前記第２ステージの前記一方は、前記減圧室を貫通して前記永久磁石と連結された連結部材を有し、
前記連結部材の周りと前記減圧室との間を封止する連結封止部材を更に備える
請求項４に記載の基板貼り合わせ装置。
【請求項７】
前記フレームと前記第１ステージおよび前記第２ステージの前記一方とを連結する磁気ベアリング部を
更に備える請求項１から４のいずれか１項に記載の基板貼り合わせ装置。
【請求項８】
前記減圧室の外部に設けられ、前記第１ステージおよび前記第２ステージの前記一方の自重をキャンセルする自重キャンセラを
更に備える請求項１から５のいずれか１項に記載の基板貼り合わせ装置。
【請求項９】
前記減圧室と前記第１ステージおよび前記第２ステージの前記一方とを連結する磁気ベアリング部と、
前記減圧室の外部に設けられ、前記第１ステージおよび前記第２ステージの前記一方の自重をキャンセルする自重キャンセラと
を更に備え、
前記自重キャンセラは、前記磁気ベアリング部を介して、前記第１ステージおよび前記第２ステージの前記一方を支持する
請求項１から４のいずれか１項に記載の基板貼り合わせ装置。
【請求項１０】
前記第１ステージおよび前記第２ステージは、基板ホルダを介して、前記基板を支持する請求項１から７のいずれか１項に記載の基板貼り合わせ装置。
【請求項１１】
前記基板を加熱する加熱部を有する請求項１から８のいずれか１項に記載の基板貼り合わせ装置。
【請求項１２】
前記減圧室は、前記第１ステージ及び前記第２ステージを囲む請求項１から１１のいずれか１項に記載の基板貼り合わせ装置。
【請求項１３】
減圧ユニットの減圧室から除振されたフレームに保持された第１ステージが、複数の基板のうち第一の基板を支持する段階と、
前記フレームに保持されるとともに、前記第１ステージに対向して配された第２ステージが、前記複数の基板のうち第二の基板を支持する段階と、
少なくとも前記第１ステージ及び前記第２ステージに支持された前記第一の基板及び前記第二の基板を囲む前記減圧室を減圧する段階と、
前記第１ステージ及び前記第２ステージの一方に固定された可動子と、前記減圧ユニットに固定された固定子とを有し、前記第１ステージと前記第２ステージとを相対移動させる駆動部が、前記第１ステージ及び前記第２ステージの一方を近接させる段階と
を備える基板貼り合わせ装置。
【請求項１４】
減圧ユニットの減圧室から除振されたフレームに保持された第１ステージが、複数の基板のうち第一の基板を支持して、
前記フレームに保持されるとともに、前記第１ステージに対向して配された第２ステージが、前記複数の基板のうち第二の基板を支持して、
少なくとも前記第１ステージ及び前記第２ステージに支持された前記第一の基板及び前記第二の基板を囲む前記減圧室を減圧して、
前記第１ステージ及び前記第２ステージの一方に固定された可動子と、前記減圧ユニットに固定された固定子とを有し、前記第１ステージと前記第２ステージとを相対移動させる駆動部が、前記第１ステージ及び前記第２ステージの一方を近接させて製造された重ね合わせ基板。
【請求項１】
複数の基板のうち第一の基板を支持する第１ステージと、
前記第１ステージに対向して配され、前記複数の基板のうち第二の基板を支持する第２ステージと、
少なくとも前記第１ステージ及び前記第２ステージに支持された前記第一の基板及び前記第二の基板を囲む減圧室を有する減圧ユニットと、
前記減圧ユニットから除振され、前記第１ステージ及び前記第２ステージを支持するフレームと、
前記第１ステージ及び前記第２ステージの一方に固定された可動子と、前記減圧ユニットに固定された固定子とを有し、前記第１ステージと前記第２ステージとを相対移動させる駆動部とを備える基板貼り合わせ装置。
【請求項２】
前記減圧室の周壁を貫通して、前記第１ステージおよび前記第２ステージの他方を支持する支持部材と、
前記支持部材と前記減圧室との間を封止する支持封止部材と
を更に備える請求項１に記載の基板貼り合わせ装置。
【請求項３】
前記駆動部は、前記第一の基板と前記第二の基板とを互いに接触させるべく前記第１ステージと前記第２ステージとを互いに近接させる近接用駆動部を有し、
前記支持部材は、前記近接用駆動部による前記第一の基板及び前記第二の基板の接触により生じる力を前記フレームに伝える請求項２に記載の基板貼り合わせ装置。
【請求項４】
前記固定子は、前記減圧室に固定されたコイルを有し、
前記可動子は、永久磁石を有する
請求項１または２に記載の基板貼り合わせ装置。
【請求項５】
前記減圧ユニットは、前記減圧室を支持するベースフレームを有し、
前記固定子は、前記減圧室の外部に設けられ、前記ベースフレームに固定されたコイルを有し、
前記可動子は、前記減圧室の外部に設けられた永久磁石を有する請求項１または２に記載の基板貼り合わせ装置。
【請求項６】
前記第１ステージおよび前記第２ステージの前記一方は、前記減圧室を貫通して前記永久磁石と連結された連結部材を有し、
前記連結部材の周りと前記減圧室との間を封止する連結封止部材を更に備える
請求項４に記載の基板貼り合わせ装置。
【請求項７】
前記フレームと前記第１ステージおよび前記第２ステージの前記一方とを連結する磁気ベアリング部を
更に備える請求項１から４のいずれか１項に記載の基板貼り合わせ装置。
【請求項８】
前記減圧室の外部に設けられ、前記第１ステージおよび前記第２ステージの前記一方の自重をキャンセルする自重キャンセラを
更に備える請求項１から５のいずれか１項に記載の基板貼り合わせ装置。
【請求項９】
前記減圧室と前記第１ステージおよび前記第２ステージの前記一方とを連結する磁気ベアリング部と、
前記減圧室の外部に設けられ、前記第１ステージおよび前記第２ステージの前記一方の自重をキャンセルする自重キャンセラと
を更に備え、
前記自重キャンセラは、前記磁気ベアリング部を介して、前記第１ステージおよび前記第２ステージの前記一方を支持する
請求項１から４のいずれか１項に記載の基板貼り合わせ装置。
【請求項１０】
前記第１ステージおよび前記第２ステージは、基板ホルダを介して、前記基板を支持する請求項１から７のいずれか１項に記載の基板貼り合わせ装置。
【請求項１１】
前記基板を加熱する加熱部を有する請求項１から８のいずれか１項に記載の基板貼り合わせ装置。
【請求項１２】
前記減圧室は、前記第１ステージ及び前記第２ステージを囲む請求項１から１１のいずれか１項に記載の基板貼り合わせ装置。
【請求項１３】
減圧ユニットの減圧室から除振されたフレームに保持された第１ステージが、複数の基板のうち第一の基板を支持する段階と、
前記フレームに保持されるとともに、前記第１ステージに対向して配された第２ステージが、前記複数の基板のうち第二の基板を支持する段階と、
少なくとも前記第１ステージ及び前記第２ステージに支持された前記第一の基板及び前記第二の基板を囲む前記減圧室を減圧する段階と、
前記第１ステージ及び前記第２ステージの一方に固定された可動子と、前記減圧ユニットに固定された固定子とを有し、前記第１ステージと前記第２ステージとを相対移動させる駆動部が、前記第１ステージ及び前記第２ステージの一方を近接させる段階と
を備える基板貼り合わせ装置。
【請求項１４】
減圧ユニットの減圧室から除振されたフレームに保持された第１ステージが、複数の基板のうち第一の基板を支持して、
前記フレームに保持されるとともに、前記第１ステージに対向して配された第２ステージが、前記複数の基板のうち第二の基板を支持して、
少なくとも前記第１ステージ及び前記第２ステージに支持された前記第一の基板及び前記第二の基板を囲む前記減圧室を減圧して、
前記第１ステージ及び前記第２ステージの一方に固定された可動子と、前記減圧ユニットに固定された固定子とを有し、前記第１ステージと前記第２ステージとを相対移動させる駆動部が、前記第１ステージ及び前記第２ステージの一方を近接させて製造された重ね合わせ基板。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−２３１０６３（Ｐ２０１２−２３１０６３Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９９３６８（Ｐ２０１１−９９３６８）
【出願日】平成２３年４月２７日（２０１１．４．２７）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２７日（２０１１．４．２７）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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